Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях



Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях
Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях

 


Владельцы патента RU 2569915:

Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических характеристик грунтов, и может быть использовано при испытании образцов грунта в условиях невозможности бокового расширения (компрессионных испытаниях). Способ определения плотности сухого грунта при компрессионных испытаниях включает определение объема основного образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления (в одометре), причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта (при измерении образцы выдерживают до стабилизации деформации). При этом дополнительно изготавливают идентичный основному дополнительный образец. Затем производят высушивание дополнительного идентичного образца грунта до установления постоянной массы. Далее измеряют массу и объем высушенного образца грунта, рассчитывают начальную плотность высушенного грунта. Затем определяют путем вычислений плотность грунта на всех ступенях давления. Причем высушивание образцов грунта можно производить при 105ºC до установления постоянной массы. Плотность грунта для всех значений давлений можно определять по формуле ,

где ρ d , o - плотность сухого грунта, h o - начальная высота образца, Δ h - абсолютная деформация образца.

Техническим результатом является расширение области применения, что достигается применением сравнительного анализа образцов грунта, в том числе и талого для получения всего набора деформационных характеристик грунта. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических характеристик грунтов, и может быть использовано при испытании образцов грунта в условиях невозможности бокового расширения (компрессионных испытаниях).

Известен «СПОСОБ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» RU 2328718 [1], заключающийся в том, что для определения характеристик грунта путем воздействия на него ударами поочередно поднимаемого и сбрасываемого тарированного груза с заданной высоты собирают контейнер, устанавливают его на жесткое неподвижное основание, загружают в него слой подготовленного к испытанию увлажненного образца грунта и устанавливают на него наковальню, а затем устанавливают на наковальню стержень с подвижным тарированным грузом и путем попеременного поднятия груза на заданную высоту и сбрасывания груза на наковальню заданным количеством ударов уплотняют этот слой образца грунта, а после обработки данных по необходимому количеству образцов устанавливают зависимость плотности скелета грунта от влажности и по графику этой зависимости определяют максимальную плотность скелета грунта (Y макс) и оптимальную влажность (W опт), при которой достигнута максимальная плотность.

Недостатками известной конструкции является неточность определения характеристик грунта, определяемая импульсным характером воздействия на грунт.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕСЧАНОГО ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ» RU 2098553 [2], включающий определение объема образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления (в одометре), причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта (при измерении образцы выдерживают до стабилизации деформации).

Известный способ позволяет получить более точные и объективные измерения компрессионных параметров грунта по сравнению с [1].

Недостатком известного способа является невозможность определения взаимосвязи деформационных характеристик грунтов от показателей физических их свойств и, соответственно, узкая область применения способа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения благодаря возможности определения плотности сухого грунта на всех ступенях давления без дополнительных операций и измерений.

Технический результат достигается тем, что способ определения плотности сухого грунта при компрессионных испытаниях, включающий определение объема основного образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления (в одометре), причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта (при измерении образцы выдерживают до стабилизации деформации), характеризуется тем, что дополнительно изготавливают идентичный основному дополнительный образец, производят высушивание дополнительного идентичного образца грунта до установления постоянной массы, измеряют массу и объем высушенного образца грунта, рассчитывают начальную плотность высушенного грунта, затем определяют путем вычислений плотность грунта на всех ступенях давления.

Высушивание образцов грунта можно производить при 105ºC до установления постоянной массы. Указанные параметры высушивания позволяют гарантированно удалить воду при малом разрушении исходной структуры образца.

Плотность грунта для всех значений давлений можно определять по формуле , где - начальная плотность сухого грунта; h0 - начальная высота образца грунта; Δh=hi-h0 - абсолютная деформация.

Указанная формула позволяет определить плотность на всех ступенях давления при минимальном наборе вычисляемых параметров.

Характеристики деформационных свойств грунтов определяют по результатам испытаний образцов в компрессионных приборах (одометрах), исключающих возможность бокового их расширения при действии вертикального давления. Обычно используют приборы с нагружением образцов ступенями с выдержкой на каждой ступени давления до условной стабилизации деформаций. В процессе экспериментов на каждой ступени давления фиксируют деформации образца.

Для определения коэффициента сжимаемости a0 и модуля деформации E по результатам испытания на каждой ступени вычисляют:

- абсолютную вертикальную деформацию образца грунта Δh;

- относительную вертикальную деформацию образца грунта

- коэффициент пористости грунта ei при давлении pi по формуле

где eo - начальный коэффициент пористости; pi - давление на образец;

Начальные значения физических характеристик грунта определяют расчетным путем по измеренным значениям массы m и объема V образца, массы сухого образца md и объема твердых частиц Vd:

- плотность сухого грунта

- влажность грунта

- коэффициент пористости

- относительное содержание воздуха [1]

Из приведенных в (1 - 5) показателей физических характеристик грунтов на каждой ступени давления компрессионных испытаний определяется только коэффициент пористости по формуле (1). В процессе компрессионных испытаний образцов масса сухого грунта md остается постоянной.

Способ определения плотности сухого грунта ρd в процессе компрессионных испытаний заключается в том, что из исследуемого грунта изготавливают два идентичных образца. Один образец используют для определения физических характеристик грунта, в том числе начальной плотности сухого грунта ρd,0. Для этого определяют начальный объем образца V0, высушивают его при температуре 105ºC до установления постоянной массы, определяют массу высушенного образца md и вычисляют начальную плотность сухого грунта по формуле

Второй образец помещают в металлический цилиндр компрессионного прибора, испытывают его под ступенчато-возрастающим давлением с выдержкой на каждой ступени до условной стабилизации деформации и определением абсолютной деформации образца Δh. При испытаниях в условиях невозможности бокового расширения объем образца изменяется только за счет изменения его высоты и определяется по формуле

где S - площадь поперечного сечения образца, h0 - начальная высота образца.

Так как масса сухого грунта mdd,0Sh0 при этом остается неизменной, плотность его на всех ступенях давления на основании зависимостей (6) и (7) определяется по формуле

Пористость и коэффициент пористости определяются соответственно формулами

Подставляя в (9) и (10) найденное выражение (8), находим пористость и коэффициент пористости на всех ступенях давления

Таким образом, на всех ступенях давления при компрессионных испытаниях талых грунтов можно установить зависимости коэффициента сжимаемости a, пористости n и коэффициента пористости e от плотности сухого грунта ρd.

Технический результат - расширение области применения достигается применением сравнительного анализа образцов грунта, в том числе и талого для получения всего набора деформационных характеристик грунта.

Промышленное применение. Предлагаемый способ измерения деформационных характеристик грунтов при компрессионных испытаниях может с успехом применяться для исследования грунтов.

1. Способ определения плотности сухого грунта при компрессионных испытаниях, включающий определение объема основного образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления, причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта, отличающийся тем, что дополнительно изготавливают идентичный основному дополнительный образец, производят высушивание дополнительного идентичного образца грунта до установления постоянной массы, измеряют массу и объем высушенного образца грунта, рассчитывают начальную плотность высушенного грунта, затем определяют путем вычислений плотность грунта на всех ступенях давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют плотность грунта для всех значений давлений по формуле
,
где ρ d , o - плотность сухого грунта,
h o - начальная высота образца,
Δ h - абсолютная деформация образца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения плотности образцов твердых материалов и применяющимся для этого устройствам. Способ определения плотности твердых материалов включает последовательное определение веса сосуда с жидкостью, определение веса образца исследуемого материала, определение веса сосуда с жидкостью и помещенным в жидкость образцом исследуемого материала и последующее математическое вычисление плотности материала.

Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам и устройствам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, и могут быть использованы в системах определения объема и массы жидкостей.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к технической физике, а именно к анализу материалов, в частности к определению физико-химических параметров высокотемпературных металлических расплавов методом геометрии так называемой «большой капли», т.е.

Изобретение относится к технике контроля, измерения плотности, уровня и определения массы жидкостей преимущественно в резервуарах. Техническим результатом являются уменьшение погрешностей измерения интегральной плотности и уровня жидкости в резервуаре.

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем, например сыпучие, волокнистые, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др., а также твердых тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Настоящее изобретение относится к системам и способам для неинвазивного измерения механических свойств негазообразных, свободнотекучих материалов в емкости и, в частности, для определения плотности и параметров, связанных с сопротивлением сдвигу негазообразного, свободнотекучего вещества.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к гидростатическим устройствам для измерения плотности жидкостей, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, в частности к учету объемов технологической щепы в кучах открытого хранения на площадках деревоперерабатывающих предприятий и ЦБК в плотной мере с переводом ее геометрического объема коэффициентом полнодревесности щепы. Способ определения коэффициента полнодревесности технологической щепы в кучах открытого хранения на площадках разработан в зависимости от высоты кучи щепы, ее зернового и породного состава, влажности и сезона заготовки, поставляемой древесины. Техническим результатом является обеспечение достоверности назначения коэффициента полнодревесности технологической щепы в кучах на производственных площадках с приемлемой точностью (стандартная ошибка уравнения регрессии составляет 0,0358 при 95% прогнозах назначения Кполндр). Линейные размеры кучи щепы измеряют с погрешностью 1%. Назначение коэффициента полнодревесности щепы дает возможность получать достоверные результаты по объемам технологической щепы в кучах в момент их обмера. 2 табл.

Изобретение относится к области инженерной геологии применительно к определению необходимых параметров грунта. Способ включает отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, высушивание и взвешивание высушенного образца, определение плотности и влажности образца грунта и расчет по полученным значениям плотности и влажности грунта, причем предварительно строят графики зависимости относительного содержания воздуха в грунте и степени заполнения пор талого грунта водой и мерзлого грунта льдом от влажности при различных постоянных значениях плотности грунта, причем расчет данных для построения графиков производят в двух точках - при нулевой суммарной влажности талого или мерзлого грунта и при нулевом относительном содержании воздуха в образце грунта из заданных соотношений для талых и мерзлых грунтов. Затем по экспериментально найденным значениям плотности сухого грунта и влажности грунта из графиков находят величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористость грунта, полную влагоемкость образца грунта в талом и мерзлом состояниях и степень заполнения пор образца грунта в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом, для чего из точки на оси абсцисс, соответствующей экспериментально найденной величине суммарной влажности, проводят вертикальную прямую до пересечения с наклонными прямыми зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности и степени заполнения грунта водой или льдом от суммарной влажности, ординаты точек пересечения которых равны значениям относительного содержания воздуха в образце грунта и степени заполнения пор образца грунта в талом и мерзлом состояниях, а пересечения наклонных прямых зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности с осью ординат дают значение пористости образца грунта, а с осью абсцисс - значения полной его влагоемкости в талом и мерзлом состояниях. Достигается повышение оперативности определения. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения плотности жидкости. В предложенном в изобретении способе, или системе измерения, соответственно, предусмотрен контактирующий с жидкостью (FL) вибрационный корпус (10), который приводится в состояние вибрации таким образом, что он испытывает, по меньшей мере, частично, механические колебания с резонансной частотой (резонансные колебания), зависящей от плотности жидкости, контактирующей с первой поверхностью (10+) вибрационного корпуса, а также от температуры вибрационного корпуса. Для формирования, по меньшей мере, одного сигнала измерения колебаний, который имеет, по меньшей мере, одну компоненту сигнала с частотой, соответствующей резонансной частоте, то есть зависящей от плотности жидкости, вибрации вибрационного корпуса определяются с помощью датчика колебаний (51). Кроме того, для формирования сигнала измерения температуры, представляющего меняющуюся во времени температуру вибрационного корпуса, применяется датчик температуры (61). Сигнал измерения температуры, обусловленный коэффициентом теплопроводности и теплоемкостью вибрационного корпуса, следует за изменением температуры вибрационного корпуса от начального значения температуры, Θ10,t1, до значения температуры, Θ10,t2, лишь с запаздыванием по времени. На основе сигнала измерения колебаний, а также сигнала измерения температуры формируются значения измерения плотности, представляющие плотность, причем разница, возникающая при этом между изменяющейся во времени температурой вибрационного корпуса и сигналом измерения температуры, учитывается, или компенсируется, по меньшей мере, частично. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 8 ил.
Наверх