Способ определения деформации грунтов и горных пород

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (F11777574

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.06.78 (21) 2624201/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М. Кл.з

G 01N 33 24

Государственный комитет (53) УДК 624.131.54 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. С. Липкин, М. В. Малышев, Н. С. Никитина и А. E. Монастырский

Московский ордена Трудового Красного знамени инженерностроительный институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН

И ГОРНЬ

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам определения механических свойств образцов и моделей в лабораторных условиях.

Известен способ определения деформаций грунтов, включающий взятие проб грунта, пбдготовку образца, установление свинцовых шариков (дроби) в массиве грунта, укладку образца, приложение нагрузки, фиксацию перемещений частиц с помощью рентгеновской установки (1).

Известен также способ фиксации перемещений частиц при помощи парафинового экрана, включающий взятие проб грунта, подготовку образца, установление неподвижного вертикального листа, покрытого тонким слоем парафина, натертого серебристым графитом, под модель фундамента, фиксация перемещений частиц по следу, оставленному на неподвижном экране (2).

Способ определения деформаций грунта, включающий взятие проб грунта, подготовку образца с изготовлением и установлением в образце маяков из цветного материала, приложение нагрузки, послеопытной обработки образца с последующей фотофикацией (3).

Недостатками рассматриваемых способов .являются следующие: измерения могут вестись лишь с точностью, не превышаюИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУНТОВ

IX ПОРОД f ll

1 щей долей миллиметра (определенной точностью используемого прибора ИЧ-0,01 мм), причем лишены возможности определения

-перемещений отдельных частиц, что важно

5 для сопоставления результатов экспериментальных и теоретических исследований.

Данные способы не дают возможности иметь полную картину деформированного состояния образца в любой момент време10 ни, поэтому становится невозможным изучить кинематику процесса формирования грунтов с ростом нагрузки и изменением напряженного состояния.

Наиболее близким техническим решени15 ем является способ, включающий приложение нагрузки, фотофикации поля частиц методом голографической интерферометрии, экспонирование фотопластинки, обработка на месте съемки одной из пластин, экспо20 зиция другой в течение всего времени приложения нагрузки, фотообработку пластин, получение интерферограмм.

Недостатками известного способа являются низкая точность, не превышающая до25 лей миллиметра, невозможность определения перемещений отдельных частиц из-за низкой разрешаемой способности описываемого метода, невозможность контроля напряженного состояния грунта, поскольку

30 этот способ не предназначен для проведе777574

65 пия этих измерений, поэтому он не позволяет провести сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований и оценить допустимость применения используемых приборов с точки зрения однородности напряженно-деформированного состояния образцов в приборах. Данный способ не дает возможности иметь полную картину деформированного состояния образца в любой момент времени, поэтому становится невозможным изучить кинематику процесса деформирования грунтов с ростом нагрузки и изменением напряженного состояния.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения деформаций грунтов и горных пород путем фоторегистрации, включающем приложение нагрузки, фотофиксации поля частиц методом голографической интерферометрии, экспонирование фотопластинки, обработка на месте съемки одной из пластин, экспозиция другой в течение всего времени приложения нагрузки, фотообработку пластин, получение интерферограмм производят одну-две экспозиции одновременно на фотопластины, при этом расшифровку интерферограмм производят на проекции в плоскости пространственного вектора перемещений дифракций на микротекстуре интерферограмм, а для проекции из плоскости — по цене интерференционных полос, при этом перед проведением экспозиций и расшифровки интерферограмм получают изображение отдельных частиц грунта и горных пород на участках, соизмеримых с их размерами, в белом и монохроматическом свете, определяют расстояние от поверхности грунта и оптической системы до фотопластинки, а полученные при расшифровке интерферограмм изолинии равных перемещений совмещают с изображением частиц грунта.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для реализации предлагаемого способа определения деформаций грунтов и горных пород с одновременным дефектоскопическим контролем образца с помощью комплексной интерферометрической голографической установки.

Схема содержит источник когерентного света ОКГ-1, высокоразрешающие светоделительные плоскопараллельные пластинки

2, коллиматор 3, фотопластинки голограмм

4, прозрачный лоток с испытываемым образцом 5, нагрузочное устройство, например, микрометрический винт 6, обеспечивающий точность измерений, крепежное устройство, жестко связанное с лотком, прижимающее фотопластинку к прозрачной стенке лотка 7, объектив или микроскоп 8.

Сущность способа состоит в том, что отбирается проба грунта, укладывается в лоток, устанавливается на поверхность образца штамп, затем прикладывается нагрузка (ступенями или непрерывно) и начинается

55 фоторегистрация. Включаем лазер 1 и освещаем образец 5, после чего производим первую экспозицию. Обрабатываем на месте съемки одну из пластинок, другую пластинку экспонируем в течение всего времени приложения нагрузки. Затем производим ее фотообработку и по полученным интерферограммам по существующим методикам определяем кинематику деформационных процессов и усредненную во времени деформацию грунтов и горных пород. На выбранных ступенях нагружения производим двойную экспозицию последовательно каждой из следующих фотопластинок. Производя одну или две экспозиции одновременно, осуществляем дефектоскопический контроль. Расшифровку интерферограмм производят для проекций в плоскости пространственного вектора перемещений дифракций на микротекстуре интерферограмм; а для проекции из плоскости — по цене интерференционных полос. По полученным данным в результате расшифровки строим изолинии равных перемещений, деформаций.

Для измерения перемещений небольшого участка или отдельных частиц грунта голографические измерения ведутся по следующей методике, Получаем голографическую интерферограмму сфокусированных изображений или «спек» вЂ” интерферограмму с большим увеличением (возможно применение готовой оптической схемы микроскопа).

Получаем изображение отдельных частиц грунта и горных пород на участках соизмеримых с их размерами в белом или монохроматическом свете. Определяем расчетным путем расстояние от поверхности грунта и оптической системы до фотопластинки.

Полученные при расшифровке интерферограмм изолинии равных перемещений совмещают с изображением частиц грунта.

Применение предложенного способа позволит повысить точность производимых измерений (порядка 1 мк), определить перемещения отдельных частиц, контролировать напряженное состояние грунта, что позволит провести сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований, становится возможным изучение кинематики процесса деформирования грунтов с ростом нагрузки и изменения напряженного состояния. В настоящее время техникоэкономический эффект подсчитать нельзя, однако он несомненен.

Фор мула изобретения

1. Способ определения деформаций грунтов и горных пород путем фоторегистрации, включающий приложение нагрузки, фотофиксации поля частиц методом голографической интерферометрии, экспонирование фотопластинки, обработка на месте съемки одной из пластин, экспозиция другой в те777574

Составитель С. Шатирян

Техред В. Серикова Корректор А. Овчинникова

Редактор И. Квачадзе

Заказ 2408/8 Изд. Мз 557 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 чение всего времени приложения нагрузки, фотообработку пластин, получение интерферограмм, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности результатов измерений возможности изуче- 5 ния статических деформаций образцов и моделей грунтов с проведением их одновременного дефектоскопического контроля после получения интерферограмм осуществляют спекл-интерферометрию, производят 10 одну-две экспозиции одновременно на фотопластины, при этом расшифровку интерферограмм производят на проекции в плоскости пространственного вектора перемещений дифракций на микротекстуре интер- 15 ферограмм, а для проекции из плоскости— по цене интерференционных полос.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед проведением экспозиций и расшифровки интерферограмм получают 20 изображение отдельных частиц грунта и горных пород на участках, соизмеримых с их размерами, в белом и монохроматическом свете, определяют расстояние от поверхности грунта и оптической системы до фотопластинки, а полученные при расшифровке интерферограмм изолинии равных перемещений совмещают с изображением частиц грунта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бобков В. Ф. Напряжения в грунтовых основаниях дорожных одежд, Труды

ДорНИИ, Вып. Ш «Исследования по механике дорожных одежд», 1941.

2. Ремизников В. К. Новый метод исследования деформаций грунтов и некоторые практические приложения, Известия

ВНИИГ, т. 36, 1948.

3. Костерин Э. В. Деформации сдвига глинистых грунтов с учетом явления ползучести. Кандидатская диссертация, 1957.

4. Малышев М. В. Расчеты прочности оснований сооружений. Кандидатская диссертация. 1950, с, 68 — 69.