Устройство для испытания грунта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< >939643 (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

Р М Кп з (22) Заявлено 20. 10.80 (21) 2994013/29-33 с присоединением заявки №

Е 02 Р 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.82, Бюллетень ¹ 24 (53) УДК 624. 131.. 381 (088 ° 8) Дата опубликования описания 30 ° 06.82 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к строительству, а именно к технике для определения деформационных и прочностных характеристик грунтов и может быть использовано при инженерно етроительных изысканиях.

Известен прессиометр, включающий рабочую камеру с эластичной оболочкой и устройства для создания давления и контроля радиальных перемещений, образующихся при передаче на стенки скважины ступенчато-возрастающего давления (1).

Наиболее близким к предлагаемому является зонд для испытания грунтов (наконечник для пенетрации грунтов), включающий штангу, связанную с полым секционным зондом, имеющим наконечник и датчики усилий, причем диаметр секций уменьшается сверху вниз. В процессе испытания производится погружение зонда в массив на задан- ную отметку и измерение нормального . давления грунта на соответствующих участках боковой поверхности ствола.

Для определения характеристик грунтов используют результаты измерений величин изменения напряженного состояния в окружающем зонд массиве грунта под воздействием расширения продавливаемой скважины расширяющимися от острия секциями ствола зонда 12).

5 В данном устройстве имеется существенный недостаток, вытекающий иэ особенности напряженного сбстояния грунтовой среды при внедрении в нее зонда, без предварительно подготовленной скважины так называемого состояния безразЛичного равновесия, выраженного малой зависимостью удельного нормального давлений грунта на внедряемое тело от размеров этого тела. Это явление имеет место во всех случаях, если внедряемый в грунт зонд деформирует грунт на величину, большую некоторого относительного значения, свойственного данному грунту и геометрическим размерам зонда. Отсюда малая разрешающая способность установки и,. соответственно, низкая точность измерений, производимых при ее использовании.

Цель изобретения — повышение точ25 .ности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания грунта, включающее штангу связанную с полым секционным .зондом имеющим наконечник и датчики усилий, причем диаметр

939643 секций уменьшается, сверху вниз, зонд снабжен эластичными прокладками, а также гильзой, размещенной в полос- ти зонда, каждая секция зонда-имеет продольные и разделяющие. секции поперечные прорези, в которых установ- 5 лены эластичные прокладки, причем наконечник выполнен в виде кольца с.: режущей кромкой.

На фиг.1 изображена предлагаемая установка, общий виду на фиг,2 - ce- 1О чение A-A на фиг.l; на фиг.3 - пример обработки результатов опыта.

Установка имеет наконечник 1, выполненный н виде кольца радиусом г@, с режущей кромкой, секционный зонд ) 5

2 с конической наружной поверхностью и грунтоприемной полостью 3 изнутри, в которой размещена гильза 4 для приема в полость поступающего керна грунта, каждая секция зонда имеет прорезью

5 вдоль образуе)щей и тензорезисторы.б, размещенные на внутренней и наружной поверхностях зонда 2. Тензореэисторы б защищены эпоксидным компаундом 7.

Соединительные провода от тензорезисторов б к наземному прибору (не показан) размещены в канале 8. Установка закреплена на трубчатой штанге 9. Прорези 10, разделяющие секции ствола, заполнены резиновыми 3О прокладками 11, а между грунтоприемной гильзой 3 и внутренней поверхностью секций зонда 2 выполнен зазор 12, обеспечивающий деформацию ствола.

Устройстно работает следующим образом.

Погружают установку в грунт с помощью трубчатой штанги 9 с забоя скважины, закрепленной обсадной трубой. При вдавливании установки н грунте образуется скважина радиусом г за счет поступления керна в грунтопрнемную полость 3 и одновре менно — нагружение образовавшейся 45 скважины за счет внедрения в нее зонда 2. После. выдержки установки н грунте заданное время,с помощью тенэореэисторов б на основании предварительной тариронки определяют 5() величину образовавшегося на зонде 2 нормального давления Р„, Р, Р соответственно и пределах каждой секции. Далее установку извлекают из скважины, заменяют наконечник 1 на 55 другой, имеющий меньшйй или больший начальный радиус режущей кромки .(rtt) <, вновь погружают н исследуемый грунт и повторяют измерения с целью получения значений нормального давления Р, Р, Р . Результаты испытаний выражают в виде,зависимости между относительным увеличением радиуса скважины П=(г„--г,) /rg (г;— радиус зонда 2 в пределах 1™ секЦии) и образующимся нормальным давлением Р;, которая эквивалентна соответствующей зависимости получаемой в. результате прессиометрического испытания грунта. По этой зависимости вычисляют деформационные и прочностные характеристики грунта.

Таким. образом, предлагаемая установka превращает испытательный зонд н прибор для прессиометрического нагружения стенок скважины, что существенно расширяет воэможности метода зондирования. В то же время с применением установки устраняются негативные факторы, сопутствующие обычному прессиометрическому опыту: воэможность обрушения скважины, зависимость результатон от качества обработки стенок скважины, большая продолжительность прессиометрического испытания, вызванная поочередным нагружением грунта ступенями давления. В установке достигается одновременное нагружение грунта различными ступенями давления н пределах каждой секции зонда 2 °

Экономический эффект от внедрения предлагаемой установки нытекает из сопоставления стоимости испытания зондированием (стоимость единичного испытания согласно сборнику цен (1) составляет 40-80 р.) и прессиометром (стоимость 150-300 р) ири практически равноценной информации, получаемой в результате опытон. Кроме того, при испытании грунта установкой можно получить дополнительную информацию о свойствах грунта после лабораторного испытания керна, поступающего в гильзу 4 грунтоприемной полости 3, т.е. установка может быть использована также в качестве пробоотборника.

Пример . Испытания элювиального суглинка на глубине 3 м .проводят установкой, имеющей трехсекционный ствол, радиус каждой из сек ций которого составляет г„=32, r<=34, г3= 36 мм. Выполняют два опыта, включающие погружение установки н грунт вдавливанием со скростью

0,1 м/мин и измерение нормального давления грунта на поверхность каждой секции после выдержки установки на заданной глубине в течение 24 ч.

В первом опыте используют наконечник радиусом (r>)< =30 мм, во втоРом - (ro) <=25 мм. В результате испытаний йолучают значения нормального давления, соответствующие расширению скважины в пределах каждой из секций г„, г, г от начального радиуса скважины (г )„ (первый опыт) и от (го)1 (второй опыт), выраженные в перемещениях (относительных).

В таблице показаны результаты измерений.

939643

Относительное перемещение

r ) /r

Радиус наконечника го

Радиус сечения

Относительное давление на ствол Р; МПа

Опыт

0,218

О, 303

О, 376

О, 443

0,498

0,546

0,067

0,133

34

36

0;2

0,28

0,36

25

0,44

Формула изобретения

Обработку результатов. испытания (фиг.3) проводят .в соответствии с положениями ГОСТа 20276-74 (1) и

Инструкции ВИ-19-76 f2) при,значениях коэффициента Пуассона (с=0,3, корректирующего коэффициента K=3, коэффициента физической аниэотропни

= = 0,37, горизонтального природного давления 9 =0,05 МПа.

Модуль деформации Е определяют в пределах от ба=0,05 до Р=0,218 МПа (6)

I 50

K=K r — =К вЂ” =З. =7,ЬИПа

hP аР 0 218-0 05 о hr д0„- О, 067

Для определения удельного сцепления с и угла внутреннего трения Ч вычисле- . ны значения радиусов кругов Napa R; y5 по формуле (2) В (Р Р ) /Р (UI +

6„=(P„ „+Р; ) /2

6q -2Ri c$>

По вычисленным значениям строят круги напряжений Мора (фиг.3) по ко° б торым с применением метода наименьших квадратов получают с- 0,034 NIIa. ;Ч = 22

Установка для испытания грунта, включающая штангу, связанную с полым секционным зондом, имеющим наконечник и датчики условий, причем диаметр секций уменьшается сверху вниз, отличающаяся тем, что. с целью повышения точности измерений, зонд снабжен эластичными прокладками, а также гильзой, размещенной в полости зонда, каждая секция зонда имеет продольные и разделяющие секции поперечные прорези, в которых установлены эластичные прокладки, причем наконечник выполнен в виде кольца с режущей кромкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грунты. Метод полевого определения модуля деформации прессмонометрами. ГОСТ 20276-74, М., Изд-во стандартов, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 568700, кл. E 02 Р 1/00, 1977.

939643

ИПа

04

Составитель В.Латушкин

Техред Е. Харитончик Корректор В;Синицкая

Редактор Н.Кешеля

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

«l «»

Эаказ 4616/45 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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