Устройство для определения механических свойств грунта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250381 (21) 3268196/29-33 (31) М. Кд з с присоединением заявки ¹

E 02 0 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 624 131. . 35 (088,. 8) Опубликовано 1510.82. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 15.10.82 ««Государственный институт по проектированию оснований и фундаментов ифундаментпроект" (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ГРУНТА

Изобретение относится к строительству, к технике для определения .сопротивления грунта под острием и на боковой поверхности эталонной 5 сваи и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях.

Известно устройство по определению сопротивления грунта вдавливанию наконечника, содержащее наконечник, измерительные элементы и соосно расположенные штанги, внутренняя иэ которых выполнена составной по высоте, одна часть ее соединена с измерительным элементом опертым на наружную штангу, а другая - с измерительным элементом, опертым на наконечник (13

Недостатком указанного устройства является его низкая чувствительность.

Наиболее .близким техническим реше" нием к предлагаемому является устройство для определения механических свойств грунта, содержащее корпус, с наконечником и полым хвостовиком, чувствительные и измерительные элементы. Наконечник и хвостовик выпол« нены с наружными продольными канавками с размещенными в них шариками, а чувствительные элементы — в виде набора круглых пластин, между которыми размещены шарики без зазора по центру и с зазором по середине (2).

Однако подобная конструкция сложна в изготовлении и ненадежна в эксплуатации. Кроме того, она ие обеспечивает достаточной точности измерений при работе в сильно увлажненных грунтах иэ-за нижнего расположения измерительных элементов.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и повыаение йадежности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения механических свойств грунта, содержащем корпус с полым хвостовиком и наконечником, чувствительные и измерительные элементы, корпус снабжен размещенными внутри него стаканом, пружиной и шпилькой, пропущенной через полость хвостовика, который выполнен в своей нижней части с уширением, а s верхней части — с упором, причем уширение хвостовика установлено в стакане посредством шариков с возможностью осевого перемещения, пружина размещена на хвостовике между упором и корпусом, один конец шпильки закреплен в отверстии для

966146 стакана, а другой конец ее имеет резьбу и гайку.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3 устройство,в рабочем положении. 5

Устройство состоит из трубы 1, к которой с помощью резьбы присоединен корпус 2. Внутри корпуса 2 размещен стакан 3 с коническим наконечником. Кромка стакана 3 выполнена с уклоном во внутрь и на ней размецены шарики 4. Шарики" 4 расположены вокруг полого хвостовика 5, изготовленного с расширением в нижней части, причеМ хвостовик снабжен пружиной 6 15 и упором 7 и смонтирован на шпильке 8,. один конец которой жестко закреплен в глухом отверстии в дне стакана, а другой имеет резьбу и гайку 9 ° 20

Труба 1 имеет неподвижно связанную с ней головку 10, на которой с помощью резьбы укреплен наголовник 11. На наголовнике.11 расположена плита 12, с которой жестко связан червяк 13 с гайкой. 14. Под гайкой 14 находится чувствительный элемент 15 с измерительными элементами (тензорезисторами ). Чувствительный элемент 15 смонтирован в верхней части съемного штока 16, который установлен на хвостовике. 5.

Устройство работает следуюцим образом.

Ударами по наголовнику устройство погружают в грунт. При этом шарики 4 взаимодействуют с корпусом 2, наклонной кромкой стакана 3 и хвостовиком 5.

После погружения устройства в грунт на заданную глубину в трубу 1через 40 наголовник 10 опускают шток 16. Под весом штока 16 хвостовик 5 опускаЪтся на дно стакана 3, сжимая пружину 6.

При этом шарики 4 под собственным весом по наклонной кромке стакана 3 45 скатываются в промежуток между стенкой стакана и хвостовиком 5 и тем самым открывают возможность передачи вдоль штока 16 к чувствительному элементу 15 реактивного усилия от сопро- 5О тивления грунта проникновению наконечника. На чувствительный элемент 15 устанавливают гайку 14 с червяком 13 и плитой 12. Вращением„ плиты 12 и червяка 13 относительно гайки 14 приводят плиту 12 в соприкосновение с наголовником 11. Плиту 12, а с ней и все устройство в целом, нагружают статической нагрузкой (например, с помощью гидродомкрата) и проводят испытания согласно

ГОСТ ." 6 86- 78.

Реактивное сопротнвление грунта ! вдавливанию наконечника определяют по показайиям электроизмерительной аппаратуры, подключаемой к тензоре- 65 зибторам, установленным на чувствительном элементе 15.Сопротивление грунта по боковой поверхности трубы 1 находят как .разность нагрузки на плиту 12 и реактивного сопротивления грунта вдавливанию наконечника.

Устройство может быть использовано как для динамического так и для статического зондирования грунтов.

Чувствительный элемент при динамическом зондировании не подвергается ударному воздействию, так как монтируется после забивки устройства в грунт, что обеспечивает надежную . работу тензодатчиков. Кроме того, в зависимости от прочностных свойств грунта под наконечником (по данным динамического зондирования) можно устанавливать для измерений элементы различной чувствительности.

Верхнее расположение измерительных элементов позволяет проводить испытания в условиях грунтовых вод, не заботясь о гидроизоляции этих элементов.

Кроме того,. возможно раздельное испытание грунтов под острием и по брковой поверхности устройства, так как прикладывая нагрузку к штоку 16 наверху, можно нагружать грунт через стакан 3 и наконечник, измеряя при этом сопротивление грунта под острием. Затем, нагружая наголовник, можно определить сопротивление грунта по боковой поверхности конструкции ° Такая схема испытания рациональна в тех случаях, когда под острием лежат твердые породы или весьма слабые.

Возможно. статическое трение стакана 3 о корпус 2, штока 16 о трубу 1 и гайки 14 о головку 10 скольнибудь существенно на измерение не влияет потому, что как только реактивное сопротивление грунта под наконечником превысит силу статического; трения между этими деталями, чувствительный элемент окажется нагруженным усилием, равным реактивному сопротивлению грунта под острием минус вес съемного штока 16. Эта ь величина является константой, которую легко учесть в вычислениях.

Формула из ббре те ния

Устройство для определения механических свойств грунта, содержащее корпус. с полым хвостовиком и наконечником, чувствительные и измерительные элементы, о т л и ч а ю— ц е е с я тем,. что, с целью упрощения конструкции устройства и повышения надежности его работы, корпус снабжен размеценными внутри него стаканом, пружиной и шпилькой, про966146 пущенной через полость .хвостовика, который выполнен в своей нижней части с уширением, а в верхней частис упором, причем уширение хвостовика установлено в стакане посредством шариков с возможностью осевого перемещения, пружина размещена на хвостовике между упором и корпусом, один конец шпильки закреплен в отверстии стакана, а другой конец ее имеет резьбу и гайку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 167567, кл. G 01 и 3/42, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 581418, кл. Е 02 0 1/00, 1977 (прототип).