Прибор для исследования сопротивлениясдвигу грунтов и сыпучих материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

oii846637

=е (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 260779 (21)2810302/29-33 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 150 81. Бюллетень Н9 26

Дата опубликования описания 150781

Р1) М. Кл.

Е 02 0 1/02

Государственный комитет

СССР яо дмам изобретений и открытий (53) УДК 624. 131. .37(088.8) 1 .„

М.A. Остапенко, Н.И. Рассказов и A.Ä. Федбренко (72) Авторы изобретения

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Московский. институт химического машиностроения (71) Заявители (54) ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

СДВИГУ ГРУНТОВ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

- Е1 — Е3

Изобретение относится к исследо- ванию физико-механических свойств грунтов и сыпучих материалов, а именно к исследованию сопротивления сдвигу °

Известен прибор для исследования плоскостного сдвига грунтов и сыпучих материалов, включающий верхнюю и нижнюю обоймы, устройства для создания и измерения нормального и сдвигающего усилий ГД .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является прибор, содержащий верхнюю матрицу, нижнюю матрицу, установленную на подвижную тележку, поршень, устройства для создания и измерения усилия сдвига, устройства для создания и измерения усилия, приложенного к поршню, датчик перемещения нижней матрицы C2$ °

Устройство обладает недостаточной точностью измерения усилия, перпендикулярного плоскости сдвига, и принимается равным усилию, приложенному к поршню. При этом не учитывается, что усилие, перпендикулярное плос" кости сдвига, меньше усилия, приложенного к поршню на величину сил трения.

Цель изобретения — повышение точности исследования.

Эта цель достигается тем, что прибор для исследования сопротивления грунта, содержащий верхнвв и нижнюю матрицы, причем в верхней установлен поршень, а нижняя размещена на тележке устройства, связанные с матрицами для создания и измерения нормальной и сдвигающей нагрузок, снабжен дополнительным индикатором давлений и.силоизмерителем, связанным с верхней матрицей и поршнем.

Причем силоизмеритель выполнен в виде двух стержней с наклеенными на них электротензометрическими датчиками, а верхняя матрица выполнена с фланцами и винтами, которые уста2О новлены в резьбовые отверстия фланца и оперты в силоизмеритель. При этом силы трения испытуемого материала и поршня о стенки верхней матрицы передаются на силоиэмеритель и могут быть измерены. В этом случае усилие, перпендикулярное плоскости сдвига, определяется по фор-. .муле

846637

21

6$ где F„ — усилие, перпендикулярное плоскости сдвига;

F — усилие, приложенное к поршню;

F — силы трения испытуемого

3 материала и поршня о стенки верхней матрицы.

Таким образом, ранее неучитываемые силы трения испытуемого материала и поршня о стенки верхней матрицы в предлагаемом приборе могут быть измерены и учтены при определении усилия, перпендикулярного плоскости сдвига. Это позволяет повысить точность исследования сопротивления сдвигу.

На фиг. 1 изображен прибор, общий вид; на фиг. 2 — нижняя матрица с тележкой, датчик для регистрации перемещения нижней матрицы, устройства для создания и измерения усилия сдвига.

Прибор работает следующим образом.

Прибор монтируется на опорной плите 1 и содержит нижнюю матрицу 2, установленную на тележку 3, верхнюю матрицу 4 с фланцем 5, который устанавливается на силоиэмеритель б, состоящий, например, из двух штырей с электротенэометрическими датчиками.

Для регулирования зазора между нижней матрицей 2 и верхней матрицей 4 в реэьбовые отверстия фланца 5 установлены винты 7,упирающиеся в силоизмеритель 6. Для предотвращения перекоса верхней матрицы 4 к фланцу 5 крепятся втулки 8, скользящие по направляющим стойкам 9. Исследуемый материал 10 сжимается поршнем 11.

Усилие на поршень 11 создается винтом 12 и измеряется динамометром сжатия 13. Усилие сдвига создается, например, грузами 14, подвешенными на троссе 15, проходящем через ролик

16. Усилие сдвига измеряется датчиком 17, который крепится к тяге 18 нижней матрицы 2. Расположение тяги

18 должно быть таким, чтобы линия действия усилия сдвига лежала в плоскости сдвига. Для регистрации перемещения нижней матрицы 2 к опорной плите 1 крепится микрометрический . индикатор часового типа 19.

Исследования сопротивления сдвигу на предлагаемом приборе проводятся в следующей последовательности.

Проверяют установку опорной пли- ты 1, которая должна быть установлена прочно и в горизонтальном положении. Горизонтальность ппиты 1 проверяется с помощью уровня. Проверка производится перед каждым исследованием. Тележку 3 устанавливают так, чтобы оси нижней матрицы 2 и верхней матрицы 4 совпадали. Винты 7 выкручивают до тех пор, пока верхняя матрица 4 не опустится на нижнюю матрицу 2, которые заполняются исследуевевн материалом.

Уст анавливается поршен ь 11, диаметр 13 и вращением винта 12 соз— дается усилие на поршень 11. Устанавливается микрометрический индикатор часового типа 19, предназначенный для регистрацйи перемещения нижней матрицы 2. Соединяется датчик усилия сдвига 17 с тягой 18, трос

15 проводится в канавку ролика 16 и присоединяется к датчику усилия сдвига 17. Устанавливается зазор между верхней матрицей 4 и нижней матрицей 2 за счет перемещения верхней матрицы 4 с фланцем 5 и втулками 8 в направляющих 9 путем одновременного вращения винтов 7 до упора с силоизмерителем б. Путем последовательного увеличения веса грузов 14 производят сдвиг нижней матрицы 2 с тележкой 3 относительно верхней матрицы

4. Перемещение матрицы 2 регистрируют индикатором 19. Сдвиг считают наступившим, если беэ увеличения веса грузов 14 происходит непрерывное возрастание скорости деформации сдвига.

При сдвиге регистрируют вертикальное усилие F<, приложенное к поршню

11 динамометром 13; силы трения F3 исследуемого материала 10 и поршня

11 о стенки верхней матрицы 4, которые передаются через фланец . 5 и винты 7 на силоизмеритель 6 усилие сдвига F4 — датчиком усилия сдвига

17. Усилие, перпендикулярное плоскости сдвига, определяется по формуле

2 3 где F - усилие, приложенное к поршню 11;

F - силы трения исследуемого

Ъ материала 10 и поршня 11 о стенки верхней матрицы 4;

F - усилие, перпендикулярное плоскости сдвига, Среднее напряжение, нормальное к плоскости сдвига, определяется о формуле 6 = -р — ф, где 8

4 F о внутренний диаметр нижней и верхней матриц . Среднее напряжение сдвига определяется по формуле (= где Г4 — усилие сдвига, регистрируемое датчиком 1 7 .

После проведен ия серии испытаний н а сдвиг строится график ь = f (Ô ), который хар актери э ует сопротивление сдвигу исследуемого материала при различных значениях напряжения нормартьного к плоскости сдвига .

Использование изобретения поэ воляет повысить точность исследования сопротивления сдвигу грунтов и сыпучих материалов, что имеет первостепенное э начение для практики, так как обуславливает точность инженерных расчетов по определению

846б37

Формула изобретения (риз 1

3 ди/4

ВНИИПИ Заказ 5390/39 - Тираж 693 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул. Проектная,4 предельных нагрузок на грунт, давления грунтов и сыпучих материалов на ограждения, а также точность инженерных расчетов оборудования для хранения, транспортировки и переработки сыпучих материалов.

Прибор для исследования сопротивления сдвигу грунтов и сыпучих материалов, содержащий верхнюю и нижнюю матрицы, причем в верхней установлен поршень, а нижняя размещена на тележке, устройства связанные с матрицами для создания и измерения нормальной и сдвигамшей нагрузок, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности исследований, он снабжен дополнительным индикатором давления и силоизмерителем, связанным с верхней матрицей и поршнем.

2. Прибор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что силоиэмеритель выполнен в виде двух стержней с наклеенными на них злектротензометрическими датчиками.

3. Прибор по пП1 и 2, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что верхняя матрица выполнена с фланцем и винтами, которые установлены в резьбовые отверстия фланца и оперты в силоизмеритель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гольдштейн M.H. Механические свойства грунтов. Стройиздат 1979, с. 232-235.

2 . Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. М., "Недра", 1975, с. 202208.