Прибор для испытания грунта в условиях трехсосного сжатия

 

Союз Советскмк

Соцмалмстмчвскмк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к атовскомм свидетельствю

1" 897939 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 17 ° 0" ° 80 (21) 2912076/29-33 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 150182- Б1оллетень М 2

Дата опубликования опнсанкя 1501.82 (И)М. Кл.

Б 02 0 1/02

5пудерственык комитет

СССР по делен изобретений н открытки (5З) УДК 624.131.

° 376. Б (088. 8) (22) Автор изобретения

Л П Загоруйко

Государственный научно-исследовате конструкторский и проектный инстит

"Укрниипроект" (7l ) Заявитель ности (54) ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ

ТРЕХОСНОГО СЖАТИЯ

Изобретение относится к строительству, в частности к технике для исследования физико-механических свойств грунтов„ и может быть использовано в строительстве и горном деле, Известен прибор простого сдвига, содержащий корпус, упругую оболочку, нагрузочное и сдвигающее устройства, подвижный и неподвижный диски с динамометрическим приспособлением, 1О между которыми размещена коробка. деформации сдвига, охватывающая испытуемый образец и выполненная из набора плоских колец, взаимное сме" щение которых в горизонтальной плос15 кости обеспечивает скашивание об" разца (11 .

Однако прибор не обеспечивает трехосного сжатия, равномерного распределения напряжений в образце и,следовательно, не моделирует условий работы грунта в массиве.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является прибор для испытания образцов грунта, содержащий корпус с гидравлической камерой, упругую оболочку, покрывающую боковую поверхность образца, установленного между пористыми дисками, поршень, нагрунающее устройство, регулятор бокового давления и измерительные приборы. В процессе испытаний к образцу прикладываются разные ступени вертикального и бокового давления (21.

При определенном соотношении продольных и поперечных напряжений происходит деформация образца, выражающаяся в том, что он приобретает боч" кообразную форму, растягивая упругую оболочку и вытесняя часть жидкос" ти из гидравлической камеры в объемомер. Поэтому данному прибору трехосного сжатия, как и другим известным стабилометрам, присущ тот недостаток, что деформация сдвига в образце происходит не по определенной строго ориентированной плоскости, 40

3 897939 как это наблюдается в натуре или в вышеупомянутых приборах простого сдвига.

Цель изобретения - повышение точности определения прочностных и деформативных характеристик грунта путем создания более однородного напряженного состояния испь>туемого образца при простом сдвиге.

Поставленная цель достигается 1р тем, что прибор для испытания грунта в условиях трехосного сжатия, включающий корпус с гидравлической и рабочей камерой, образованной уп" ругой оболочкой, верхним и нижним пористыми дисками, нагрузочное с поршнем и измерительные приспособления, источник давления, снабжен сдвигающим приспособлением и установленной в гидравлической камере подвижной обоймой, причем последняя выполнена в виде шарнирно связанных стержней и ряда пластин, имеющих центральное и боковые отверстия, при этом пластины установлены друг над другом с возможностью перемещения, в центральном отверстии размещена упругая оболочка, в боковых - шарнирносвязанные стержни, причем одна сторона подвижной обоймы связана со сдвигающим приспособлением, а другаяс иэмерительнь>м прибором.

На фиг. 1 схематически изображен прибор для испытания грунта в условиях трехосного сжатия после скашивания образца, вертикальный разрез, 35 на фиг. 2 - подвижная обойма с сечением по одному из скользящих стержней, аксонометрическая проекция (в скошенном состоянии).

Прибор содержит скрепленные между собой основание 1, корпус 2 и .цилиндр 3 ° Испытуемый породный образец размещается в цилиндрической рабочей камере, ограниченной снизу и сверху двумя пористыми дисками 1> и 5. Упругая оболочка 6 плотно покрывает боковую поверхность образца и закреплена своими закраинами между корпусом 2, основанием 1 и цилиндром 3.

Кольцевое пространство между корпусом и упругой оболочкой образует гидравлическую камеру, заполняемую жидкостью (например, водой или машинным маслом).

Вертикальное давление на образец от нагружающего устройства (не показано) передается через поршень 7

4 и пористый диск Й, при этом вертикальные деформации фиксируются индикатором 8. Скользящая посадка поршня 7 в цилиндре 3 или применение уплотнителей обеспечивает герметичность рабочей камеры.

В гидравлической камере установлена подвижная обойма (фиг.l и 2), охватывающая упругую оболочку 6, выполненную в виде ряда пластин 9, из которых средняя по высоте соединена со штоком 10 сдвигающего динамометрического устройства 1 !, а с другойстороны - со штоком 12 измерителя боковой деформации l3. Оба штока 10 и 12 установлены соосно, проходят через отверстия в корпусе с уплотнителями 14 и имеют одинаковую толщину с целью предотвращения вытеснения или подсоса жидкости из гидравлической камеры.

Пластины 9, также как и корпус 2, имеют в плане прямоугольную форму.

Кроме основного центрального отверстия для образца они имеют по углам соосные отверстия для прохода сколь" зящих стержней, каждый из которых выполнен s виде двух стержней 15, шарнирно соединенных между собой на уровне средней пластины с закреплением в ней осей шарниров 1б. При этом свободные концы стержней утоплены в гнездах корпуса 2, что обеспечивает их свободное шарнирное сочленение.

Пластины 9 установлены с зазорами между собой. Для. фиксирования зазоров и поло>кения каждой пластины по высоте, а также для уменьшения трения между пластинами и между корпусом установлены роликовые (шариковые) опоры 17.

B основании прибора 1 под пористым диском 5, а также над диском 4

s поршне 7 имеются уравнительные резервуары, которые соединяются через каналы и приемные трубки 18 и 19 с атмосферой или с измерительными приборами. Корпус прибора 2 имеет клапан 20 для заполнения гидравлической камеры жидкостью (насосам) и сливное отверстие, закрываемое пробкой 21. Жидкость, заполняющая гидравлическую камеру, создает через зазоры между пластинами давление на упругую оболочку и боковую поверхность образца. В результате на той стороне образца, где отсутствует сдвигающая нагрузка от подвижной обоймы, боковое. давление

8979

5 не падает до нуля, как в обычных приборах простого или прямого сдвига, а поддерживается равным давлению жидкости в гидравлической камере. Благодаря этому при простом сдвиге 5 (скашивании) в образце создается более однородное напряженное состояние, отвечающее условиям работы грунта в массиве.

Заданное давление в гидравличес- 1о кой камере поддерживается постоянным или изменяется по мере необходимос" ти с помощью регулятора давления 22.

Боковое расширение образца (в преде-, лах подвижной обоймы) замеряется по и объему вытесненной жидкости обьемомером 23.

Испытания состоят в том, что после обжатия образца вертикальной нагрузкой прикладывают через шток 10 сдви- 20 гающее усилие. При этом средняя плас тина подвижной обоймы и вместе с нею шарнирные соединения 16 скользящих стержней 1 перемещаются, а так как верхние концы штанг остаются 2 неподвижными, то стержни, изгибаясь в шарнирах 16, вызывают взаимное смещение пластин 9, изгиб обоймы и горизонтальное смещение элементарных слоев грунта в образце, при этом ЗО верхняя и нижняя симметричные части образца скашиваются в разные стороны.

Прибор позволяет определять проч-. ностные характеристики грунтов в ус- 35 ловиях более близких к напряженнодеформируемому состоянию массива, а следовательно, более точно отражающих его свойства и состояние s разных точках массива и в разные перио- р ды. Кроме общепринятых показателей прочности, прибор позволяет изучать влияние явления дилатансии на изменение деформативных характеристик, напряжений, прочностных и фильтрацион39

6 ных свойств грунтов во времени, что особенно важно для насыпей (породных отвалов, плотин, оснований дорог и сооружений).

Формула изобретения

Прибор для испытания грунта в условиях трехосного сжатия, включающий корпус с гидравлической и рабочей камерой, образованной упругой оболочкой, верхним и нижним пористыми дисками, нагрузочное с поршнем и измерительные приспособления, источник давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения прочностных и деформативных характеристик грунта путем создания однородного напряженного состояния испытуемого образца грунта, он снабжен сдвигающим приспособлением и установленной в гидравлической камере подвижной обоймой, причем последняя выполнена в виде шарнирно-связанных стержней и ряда пластин, имеющих центральное и боковые отверстия, при этом пластины установлеяы друг над другом с возможностью перемещения, в центральном отверстии размещена упругая оболочка, а в боковыхшарнирно-связанные стержни, причем одна сторона подвижной обоймы связана со сдвигающии приспособлением, а другая сторона - с измерительным прибором, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Гольдштейн М.И . Механические свойства грунтов. M., "Стройиздат", 1979.

2. Троицкая М.И. Пособие к лабораторным. работам по механике грунтов. Издательство ИГУ, 1961, с. 18 .

897939

Тираж 710

ВНИИПИ Государственн

Подписное ственного комитета СССР

5, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/

Ф

5 илиал ППП "Патент" ент, r. Ужго о р д, ул. Проектная, 4

Редактор Т Парфенова

Составитель В.Малышев

3 11893 4