Сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега



Сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега
Сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега

 


Владельцы патента RU 2564012:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ) (RU)

Изобретение относится к определению механических характеристик грунтов в лабораторных и полевых условиях. Для этого используют сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега. Устройство содержит две вертикальные и расположенные соосно обоймы. Одна из обойм выполнена неподвижной, а вторая - с возможностью горизонтального перемещения под воздействием горизонтальной силовой нагрузки на срез. Во внутренней области подвижной обоймы жестко размещен по меньшей мере один секционный разделитель образца испытуемого тела, который выполнен в виде вертикальной пластины, расположенной перпендикулярно направлению действия горизонтальной силовой нагрузки на срез. Образец испытуемого тела размещают внутри. Наличие секционных разделителей грунта обеспечивает условие, когда срезающее усилие воспринимается всей площадью сечения обоймы, а не отдельной ее частью. Изобретение позволяет повысить точность измерения механических характеристик грунта на срез. 2 ил.

 

Заявленное техническое решение относится к области технических средств и их элементов, предназначенных для определения механических характеристик грунтов, как в лабораторных, так и в полевых условиях.

Известен прибор для компрессионных испытаний грунтов, который содержит корпус с пористым дном, кольцо с грунтом, нагрузочное приспособление из поршня и измерительные приспособления для измерения порогового и бокового давления. Прибор выполнен из четырех гидравлически и электрически взаимосвязанных частей: пресса, одонометра, блока усиления и преобразования сигналов с датчиков в цифровой вид с компьютером и интерфейсом и блока обратного давления (Патент РФ №2423682, МПК G01N 3/08. Опубл.: 10.07.2011).

В данном приборе используется сдвиговое устройство, выполненное в виде кольца для размещения испытуемого грунта с целью определения прочностных характеристик грунтов. Конструкция сдвигового устройства в целом является довольно сложной, поскольку требует наличия большого количества элементов и их взаимодействия с данным устройством. Кроме того, оно предназначено для исследования различных грунтов исключительно в лабораторных условиях.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности существенных признаков является мобильная сдвиговая установка для испытания грунтов на срез (МСУ-1), содержащая опорную раму, два комплекта устройств силовой нагрузки, обеспечивающих вертикальное нагружение монолита грунта, создание касательной нагрузки и их измерение, при этом каждый комплект включает: насос ручной гидравлический, манометр, рукав высокого давления и гидроцилиндр и сдвиговое устройство в виде двух колец (разъемных обойм) каждое из которых состоит из двух половинок, соединенных пластинами и болтами (Иванов В.И., Куринов М.Б., Меньшиков В.А., Широков В.Н. Особенности выполнения полевых испытаний грунтов на срез с использованием установки МСУ-1 // Сергеевские чтения, выпуск 12. - М.: РУДН, 2010, с. 330-333. ПРОТОТИП).

Сдвиговое устройство рассматриваемой установки для испытания грунтов на срез выполнено в виде двух вертикально расположенных соосных колец для размещения монолита грунта, где первое кольцо выполнено неподвижным, а второе кольцо выполнено с возможностью горизонтального перемещения относительно первого кольца с целью создания горизонтальной силовой нагрузки на срез.

Недостатком известного устройства (прототипа) является низкая точность измерения механических свойств грунта, обусловленная тем, что при воздействии силовой нагрузки на нижнее подвижное кольцо в горизонтальном направлении она в начальный момент практически полностью воспринимается, в основном, частью грунта (из-за его сжимаемости), прилегающей к обойме колец со стороны действия силовой нагрузки, в то время как грунт, расположенный у противоположной их стороны, практически не испытывает сдвигающей силовой нагрузки. В результате, до наступления полного среза всего образца грунта часть грунта, расположенного со стороны силовой установки, уже получает срез по контактной поверхности верхней и нижней колец, которая далее уже не участвует в общей сопротивляемости образца грунта на срез. В результате этого, прочностные свойства грунта, определяемые в предположении отношения силовой нагрузки к полному поперечному сечению, оказываются заниженными, что приводит к снижению точности измерения прочностных характеристик грунта на срез.

Техническим результатом от использования заявленного технического решения является повышение точности измерения механических характеристик грунта на срез.

Технический результат достигается тем, что в известном сдвиговом устройстве для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега, включающем две вертикально и соосно расположенные обоймы, с размещенным внутри образцом испытуемого тела, из которых одна обойма выполнена неподвижной, а вторая с возможностью горизонтального перемещения относительно неподвижной обоймы под воздействием горизонтальной силовой нагрузки на срез, согласно изобретению во внутренней области подвижной обоймы жестко размещен по меньшей мере один секционный разделитель образца испытуемого тела, выполненный в виде вертикальной пластины, расположенной перпендикулярно направлению действия горизонтальной силовой нагрузки на срез.

Предложенное техническое решение позволяет существенно повысить точность измерения прочностных характеристик грунтов.

Сущность изобретения поясняется рисунками (фиг. 1 и фиг. 2), где на первом рисунке (фиг. 1) схематически показано сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега, а на рисунке (фиг. 2) показано сечение по А-А подвижного кольцо установки, снабженное секционными разделителями грунта.

Основными элементами устройства являются расположенные соосно относительно друг друга две вертикально расположенные обоймы, выполненные в виде колец, где первое кольцо 1 выполнено неподвижным, а второе кольцо 2 выполнено с возможностью горизонтального перемещения относительно первого кольца. Неподвижное кольцо 2 подключено к устройству 3 для создания вертикальной нагрузки на грунт 4 и к устройству 5 для создания горизонтальной касательной нагрузки на срез. Устройство 3 содержит прибор 6 для измерения вертикальной нагрузки на грунт 4 при его сжатии, а устройство 5 содержит прибор 7 для измерения силовой нагрузки на срез. С целью повышения точности измерения прочностных характеристик грунтов, во внутренней области подвижного кольца 2 размещены секционные разделители грунта, которые выполнены в виде вертикальных пластин 8 и 9, расположенных перпендикулярно направлению действия горизонтальной силовой нагрузки Т на срез (на рисунках направление действия горизонтальной нагрузки Т показано стрелкой). В зависимости от вида грунта и степени его сжатия количество вертикальных пластин может быть разным. Так, например, для образцов мелкозернистых и несвязных грунтов и снега можно использовать одну пластину 8, размещенную внутри подвижного кольца 2. Для глинистых и более вязких грунтов можно использовать сразу несколько пластин. В данном случае используются две пластины 8 и 9, размещенные в полости подвижного кольца 2 перпендикулярно направлению действия силовой нагрузки на срез. Данные пластины 8 и 9 должны быть жестко прикреплены к внутренней боковой поверхности кольца 2, например, методом сварки.

С помощью предлагаемого устройства сопротивление грунта сдвигу может быть определено различными способами, среди которых наиболее простым и распространенным является способ испытания образца на прямой сдвиг (срез). В соответствии с данным способом, образец грунта помещается в полость колец 1 и 2. Затем к образцу прикладывается нормальная к поверхности среза заданная сжимающая нагрузка «N» от устройства 3, под действием которого материал грунта внутри колец уплотняется. После этого с помощью устройства 5 к подвижному кольцу 2 прикладывается сдвигающая касательная нагрузка «Т». Данная нагрузка прикладывается к кольцу 2 ступенями до тех пор, пока не произойдет срез, и скольжение одной части грунта по другой. При этом фиксируются значения сжимающей «N» и срезающей «Т» нагрузок с помощью приборов 6 и 7. Затем по найденному значению срезающего усилия «Т» и площади сечения «S» кольца 2 определяется сопротивления грунта сдвигу. Для определения сопротивления грунта на срез на практике проводят несколько испытаний при различных значениях вертикальной (сжимающей) нагрузки «N». Очевидно, что для каждой ступени вертикальной нагрузки будет соответствовать свое сопротивление сдвигу. В рассматриваемом случае наличие секционных перегородок 8 и 9 в подвижном кольце 2 исключает возможность восприятия срезывающего усилия только частью поперечного сечения грунта. Наличие перегородок обеспечивает условие, когда срезающее усилие воспринимается всей площадью сечения кольца. В результате прочностные свойства грунта, определяемые в предположении отношения силовой нагрузки «Т» к полному поперечному сечению «S», оказываются более точными и надежными.

Предложенное техническое решение повышает точность измерения механических характеристик образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега.

Сдвиговое устройство для испытания на срез образцов мелкозернистых связных и несвязных грунтов и снега, включающее две вертикально и соосно расположенные обоймы, с размещенным внутри образцом испытуемого тела, из которых одна обойма выполнена неподвижной, а вторая - с возможностью горизонтального перемещения относительно неподвижной обоймы под воздействием горизонтальной силовой нагрузки на срез, отличающееся тем, что во внутренней области подвижной обоймы жестко размещен по меньшей мере один секционный разделитель образца испытуемого тела, выполненный в виде вертикальной пластины, расположенной перпендикулярно направлению действия горизонтальной силовой нагрузки на срез.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области «Физики контактного взаимодействия материальной среды», конкретно к способу определения несущей способности и устойчивости дисперсной среды под нагрузкой от плоского жесткого штампа.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для отбора проб воздуха из грунта в местах подземных переходов магистральных газопроводов под водными и иными преградами, в местах расположения подземных газовых хранилищ, емкостей и т.д.

Изобретение относится к «Физике материального взаимодействия» при контакте твердого жесткого плоского тела штампа с полупространством деформируемой материальной среды в начале фазы ее предельно критического (провального разрушающего) по прочности и устойчивости состояния.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для оценки пригодности почвы для возделывания культур. Способ включает отбор испытуемых образцов почвы, проращивание семян в испытуемой почве, помещенной в вегетационные сосуды или кювет.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для определения деформационно-прочностных свойств органических и органо-минеральных грунтов. Прибор содержит гильзу для образца грунта, перфорированное днище, поршень, механизм нагружения поршня, штамп и механизм нагружения штампа.

Изобретение относится к приборам для измерения деформаций морозного пучения грунта в лабораторных условиях. Прибор содержит гильзы для образцов исследуемого грунта, которые составлены из колец, поддон с водой, штампы, теплоизоляцию и датчики температуры.

Изобретение относится к спектрохимическим способам анализа образцов горных пород, а именно к способам определения нефтепродуктов при геологоразведке углеводородного сырья, основанным на молекулярной люминесценции пород.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно может быть использовано в комплексной мелиорации агроландшафтов при осушении почвогрунтов, строительстве дренажных систем и использовании осушаемых земель.
Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства, в частности к рекультивации земель. Способ включает использование фитоиндикаторов, их морфологические и физиологические признаки в начальные периоды роста.
Изобретение относится к области исследований параметров грунтов. Представлен способ определения коэффициента фильтрации плывунного грунта, по которому через образец грунта пропускают поток воды, на поверхности образца грунта размещают грузик, фиксируют начало погружения грузика, измеряют параметры образца и потока воды, рассчитывают по измеренным показателям коэффициент фильтрации грунта.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к экспресс-обнаружению агрессивных химических веществ кислого характера на горизонтальных, наклонных и вертикальных поверхностях.

Группа изобретений относится к газовому анализу. Представлен электрохимический газовый датчик, включающий: корпус, первый рабочий электрод внутри корпуса, имеющий первую часть средства газопереноса с первым слоем катализатора на ней, и по меньшей мере второй рабочий электрод внутри корпуса, имеющий вторую часть средства газопереноса со вторым слоем катализатора на ней, при этом по меньшей мере одна из первой и второй частей средства газопереноса включает по меньшей мере одну область, в которой ее структура необратимо изменена посредством по меньшей мере одного из термического сваривания, химической реакции и осаждения материала для предотвращения газопереноса через упомянутую по меньшей мере одну из первой и второй частей средства газопереноса в направлении другой из упомянутой по меньшей мере одной из первой и второй частей средства газопереноса.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к исследованию и анализу высокомолекулярных материалов с помощью ИК-спектроскопии при определени состава сополимеров полиакрилата и полиакрилонитрила (ПАН) для обеспечения контроля качества углеродного волокна.

Изобретение относится к области генетической инженерии и биотехнологии. Предложен способ оценки биоактивности химических соединений, где на первой стадии проводят транзиентную трансфекцию клеток линии HEK 293 плазмидным вектором pX-Y-neo (X - любой транскрипционный фактор эукариот, Y - протеотипический пептид, соответствующий данному транскрипционному фактору), содержащим минимальный промотор аденовируса человека типа 5; ген зеленого флуоресцирующего белка; последовательность нуклеотидов, кодирующих сайт связывания транскрипционного фактора; последовательность нуклеотидов, кодирующих протеотипический пептид; ген устойчивости к неомицину, затем на второй стадии определяют активность транскрипционного фактора путем флуоресцентного анализа и хромато-масс-спектрометрического измерения содержания протеотипического пептида в трансфицированной культуре клеток в присутствии тестируемого вещества в сравнении с трансфицированной интактной культурой клеток.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов. Устройство для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов содержит раму (1) с прикрепленными к ней электродвигателем (2), на валу которого установлен сменный диск (3) с исследуемой поверхностью, и направляющей (4), на которой установлена подвижная тележка (5).

Изобретение относится к области оценки степени загрязненности атмосферного воздуха и может быть использовано при мониторинге атмосферного воздуха фоновой и урбанизированной территории.
Изобретение относится к области зондовой микроскопии. Сущность способа исследования нано- и микрообъектов методом зондовой микроскопии состоит в том, что объект помещают на пористую подложку, фиксируют на поверхности подложки и сканируют зафиксированный объект методом зондовой микроскопии.

Изобретение относится к экологии. Изобретение представляет способ определения качества окружающей среды методом ЭПР-спектроскопии лишайников, включающий сбор образцов талломов лишайников со стволов деревьев, произрастающих в индустриальной и фоновой зоне, не загрязненной антропогенными выбросами в окружающую среду, очистку, сушку, измельчение, отличающийся тем, что сушку проводят при температуре 85-95°C до постоянного веса и измельчают, снимают ЭПР-спектры, по которым определяют концентрацию парамагнитных центров, при превышении концентрации парамагнитных центров в образцах лишайников, собранных в индустриальной зоне, над концентрацией парамагнитных центров образцов лишайников из фоновой зоны судят о низком качестве окружающей среды в индустриальной зоне, а при равенстве концентраций парамагнитных центров - о допустимом качестве окружающей среды, причем в исследованиях используют образцы одного и того же вида лишайника.

Изобретение относится к экологии, а именно мониторингу состояния окружающей среды методом биоиндикации. Способ определения аммонийных соединений в атмосфере животноводческих комплексов включает сбор образцов лишайника с деревьев, растущих в фоновой зоне, не имеющей выбросов поллютантов в атмосферу.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при определении химического состава материалов, содержащих кусковой металл, используемых в качестве сырья при производстве чугуна.

Изобретение относится к экологии и может найти применение при оценке степени токсичности определенного участка территории. Оценка состояния окружающей среды осуществляется путем оценки чистоты атмосферы по хвое деревьев, причем используется хвоя деревьев 2-3- летнего возраста, которую срезают на высоте 1,5 с части кроны, обращенной к источнику загрязнения, и оценивают экологическое состояние окружающей среды на основании определения соответствия отделяемых хвоинок биологическим особенностям путем осмотра на предмет проявления хлорозов и некрозов, класса повреждения хвои, класса усыхания хвои, при этом в случае, если соответствие биологическим особенностям составляет 95-100%, класс повреждения хвои соответствует хвое без пятен, а класс усыхания хвои соответствует неусохшей хвое, то это соответствует экологически безопасной зоне, если соответствие биологическим особенностям составляет 80-94%, класс повреждения хвои соответствует хвое с небольшим числом пятен, а класс усыхания хвои соответствует усыханию 1/3 длины хвоинки, то это соответствует зоне относительного экологического благополучия, если соответствие биологическим особенностям составляет менее 80%, класс повреждения хвои соответствует хвое с большим числом черных и желтых пятен, а класс усыхания хвои соответствует усыханию более 1/2 длины хвоинки, то это соответствует зоне повышенного экологического риска. Достигается повышение информативности и надежности оценки. 4 табл.
Наверх