Устройство для испытания связного грунта

 

Ю.Л.Сирота и В.К.Иарченков (72) Авторы изобретения

12

Всесоюзный ордена Трудового Красн вФ %уцени научно-исследовательский институт гидротехНики ьИь. 1 ., .:им. Б,Е. Веденеева

1 ! (7l) Заявятеяь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СВЯЗНОГО ГРУНТА

Изобретение относится к строительству и предназначено для исследований прочностных и деформационных характеристик глинистых материалов ядер каменно-земляных плотин.

Известно устройство для испытания образцов горных пород в условиях трехосного динамического сжатия, состоящее иэ нижней опорной плиты, в которую ввинчивается упор для опирания вертикального динамометра нижней час ти корпуса с кольцевой камерой. В камере помещается образец горной породы цилиндрической формы. В нижней части корпуса размещаются динамометры с удерживающими их пустотелыми болтами.

В верхней части корпуса размещаются поршень со штоком, плунжер, камера для жидкости и шток..Нижняя часть корпуса соединяется с верхней стяжными болтами через верхнюю плиту.

Фиксация положения камер обеспечивается штифтами. Устройство позволяет независимо от формы образца проводить испытания на трехосное динамическое сжатие (13 .

Однако недостатком этой конструкции является то, что она не позволяет создавать растяжения по одной из главных осей. Кроме того, тенэодатчики не обладают достаточной точностью для измерения радиальных напряжений и деформация при испытании грунтовых образцов.

Наиболее близким техническим ре" шением является устройство для испытания связного грунта, включающее камеру из оргстекла, внутри которой установлен образец, штамп-захваты, стяжные болты, нагруэочный шток, винтовой домкрат и станину. Образец 3a" крыт резиновой оболочкой и на него одеты два латунных кольца. Это устройство позволяет испытывать цилиндри ческие образцы в условиях давления на их боковую поверхность и растяжения по одной из главных осей 2).

3 89183

Недостатком известног 0 устройства является то, что оне не позволяет одновременно создавать растяжение и сжатие по всем трем главным осям, кроме одного полного гидростатического обжатия образца. Кроме того пневмогидравлическая система может поддерживать давление постоянным внутри камеры только при наличии аккумулятора давления, что усложняет условия про- tO ведения опыта.

Цель изобретения — расширение области использования путем обеспечения одновременного создания растягивающих и сжимающих усилий по трем главным направлениям.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для испытания связного грунта, включающем установленную на станине камеру давления из оргстекла, размещенную в ней рабочую с эластичной оболочкой, верхним и нижним штампами-захватами со штоками, нагрузочное приспособление и источник давления, штоки верхнего и нижнего штампов-захватов выполнены. телескопическимиа

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - график, отражающий разные схемы нагружения.

Устройство состоит из камеры 1, выполненной в виде прозрачного цилиндра, установленной на опоре 2.

Внутри цилиндра расположен образец 3 из связного грунта, закрепленный в штампах-захватах 4. Нижний захват соединен со штоком 5, выполненным телескопическим. Верхний захват крепится к штоку 6, который также выпоНнен телескопическим. Причем оба штока расположены соответственно, в верхней 7 и нижней 8 крышках. Йа корпусе камеры находится стойка 9, к которой прикреплен нагрузочный рычаг 10, К последнему подвешен. трос 11 с грузом

12, а нагрузочный рычаг упирается в шток 6. В камеру подается жидкость, а именно дистилированная вода. 06разец одет в резиновую оболочку и на него также одеты пояски 13, слу5О жащие для измерения поперечных и продольных деформаций на выбранной в

его средней части базе. Измерителем деформаций является катетометр KM-8, образованный переходной оптической насадкой, служащий для измерения

55 поперечных деформаций. Сама камера прикреплена к нижней крышке стяжными болтами и соединена с манометром

9 ф

14. Верхний захват связан со штоком

6 посредством шарового шарнира.

Предлагаемое устройство позволяет проводить испытания по схеме "простого нагружения" (вертикальная и горизонтальная нагрузки на образец возрастают пропорционально общему параметру К), Обозначим К = где 6 - вертикальйое усилие, кг/см 3 бх - горизонтальное усилие кг/см

Для принятой схемы нагружения возможны два варианта загрузки образца (фиг. 2):

) (-б О„ - бз-$ < 0(K6< 4) по одной главной оси действует растяжение, а по другой сжатие;

2)5Z 5>-d>=d<(.Х )+ ") -по всем трем главным осям действует сжатие, Работа прибора по 1-ой схеме нагружения (К 4+1), Образец грунта 3 с приклеенными эах" ватами 4 и одетый в резиновую оболочку фиксируется на телескопическом штоке 5, расположенном в нижней крышке устройства 8. Выдвигается определенный расчет (l3 и = (1-К) w р, где шн - площадь телескопического поршня, р - площадь поперечного сечения образца), участок нижнего телескопического штока шарнирно прикрепляется к нижнему захвату.,Остальная часть штока прикрепляется к крышке 8 с помощью упора. На образец устанавливаются пояски 13, служащие для измерения попереченых и продольных деформаций на выбранной в его средней час" ти базе. Измерителем деформаций является катетометр KM-8, оборудованный переходной оптической насадкой, служащей для измерения поперечных деформаций, На нижнюю крышку опускается цилиндр 1 с прикрепленной к нему верхней крышкой 7, в свою очередь соединенной к подвижному рычагу 10, Цилиндр 1 с помощью стяжных болтов прикрепляется к нижней крышке устройства. Тяга-трос 11 отсоединяется от рычага, Рычаг поднимается вверх.

В отверстие верхнего телескопического штока 6 вводится шток, который нижним своим концом вворачивается в шаровой шарнир верхнего захвата 7 образца. Фиксируется положение этого штока на поршне 6. Через отверстие

s камере подается дистиллированная вода. Краны закрываются, На сферическую поверхность верхнего торца штока в поршне опускается подвижная стрела рычага 10. Снимаются "нулевые" отсчеты по катетометру, цифровому вольметру, регистрирующему изменение осевых усилий на образец через специальный датчик, связанный с измерительным комплексом через переходной электроразъем и манометр 14.

Нагружение образца осуществляется следующим образом.

На подвеску рычага укладываются грузы 12. Рычаг 10 передает усилие на шток 6, который, в свою очередь, передает нагрузку на воду в камере 1.

В камере создается давление, фиксируемое по манометру 14, соответствующее внешней нагрузке и полностью И обжимающее образец, Одновременно это же давление начинает выталкивать нижний шток 5, тем самым создавая растягивающее усилие на образец. Согкласно графику нагрузки (фиг. 2), рас- H тягивающее усилие $Z P на образец определяется как 6 = (1-<) 61( р где бх - боковое давление на образец в кг/см .

Испытания можно проводить до вепичи- Зо ны К = + 1 — гидростатическое обжатие, В процессе опыта идет постепенное нагружение образца с применением методики как кратковременных, так и длительных испытаний. Одновременно фиксируются продольные и поперечные деформации образца, Устройство особенно удобно для длительных испытаний, так как обе разнозначные нагрузки, благодаря верхнему штоку 6 под- 4в держиваются автоматически, Работа прибора по 1-ой схеме может быть также реализована путем приложения внешней нагрузки непосредственно через ШТОК 6 К образцу "a графиКе 4д нагрузок (фиг.2) эта область для

К 1 - 1. Данная схема нагружения имеет ограниченные возможности и приближается к известной.

Работа устройства по 2-ой схеме нагружения (К 7 1), Образец грунта 3 с приклеенными захватами 4 и одетый в резиновую оболочку фиксируется. на нижнем поршне 6 укрепленном на крышке 7 с по-!

Я мощью упора. На образец устанавливаются пояски 13, служащие для измере" ния продольных и поперечных деформаций образца с помощью катетометра

39 6

КН-8. На нижнюю крышку опускается цилиндр 1 с прикрепленной к нему верхней крышкой, подвешенные на тягах 11 к подвижной стреле рычага 10. .Цилиндр с помощью стяжных болтов прикрепляется к нижней крышке устройства. Тяги 11 отсоединяются от стрелы рычага. Рычаг поднимается вверх.

В отверстие верхнего телескопического штока вводится шток (площадь которого определяетсяо>, = (1 - К)ц), р), Нижним концом шток вворачивается s шарнир вернего захвата. Фиксируется положение введенного штока и одновременно образец выводится в рабочее положение. В камеру подается дистиллированная вода на 3/4 ее высоты.

Закрываются краны. Рычаг IO вводится в соприкосновение с шаровой опорой штока. Отсоединяются тяги 11. Снимаются "нулевые" отсчеты по всем измерительным системам. Дальшейшие испытания могут проводиться как по ме. тодике быстрого, так и длительного нагружения, На подвеску рычага укладываются грузы. Через рычаг нагрузка передается на шток 6 (площадь штока,см. выше, определяется принятой величиной К). Шток сжимает воздушный зазор в камере и тем самым создает гидростатическое обжатие на образце. Величина этого давления фиксируется манометром 14. Одновременно шток передает сжимающее усилие на образец. Величина силы сжатия фиксируется датчиком силы, расположенном в нижнем захвате. Согласно графику нагрузок (еиг. 2ф де(Д-1 g, где би — боковое деепение е кг/см . Негруиение по двум осям продолжается до разрушения образца ° формула изобретения

Устройство для испытания связного грунта, включающее установленную на станине камеру давления из оргстекла, размещенную в ней рабочую камеру с эластичной оболочкой, верхним и нижним штампами-заватами со штоками, нагруэочное приспособление и источ« ник давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения области использования путем обеспечения одновременного создания растягивающих и сжимающих усилий по трем главным направлениям, штоки верхнего и нижнего штампов"захватов выполнены телескопическими..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

891839

I Авторское свидетельство CCCP

N 337687, кп. G Ol М 3/02, l970.

2. Авторское свидетельство СССР.

N 49 080, кл, Е 02 0 l/02, 1973, М

Тираж .696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11166/42 и

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель В,Латушкин

Редактор Н,Рогулич Техред И. Гайду Корректор A.Äçÿòêî