Устройство для испытания образцов грунта в условиях трехосного нагружения

(504 Е 02 0; 6 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ НИЯ .) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯРАЗЦОВ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ ТРЕХНОГО НАГРУЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к области инженерной геологии и может использоваться для определения прочностных и деформа(21) 3921708 (22) 02.07.85 (46) 15.05.87 (71) Всесою институт гид (72) А. А. Н и А. П. Еки (53) 624.131 (56) Авторс924240, кГолубев заданным ре фундаменты с. 29, 30. НИЕ ИЗОБР 80131047 тинных характеристик грунтов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности испытаний за счет реализации различных режимов нагружения; как статического, так и динамического при сжатии или растяжении. Устройство содержит камеру 2 бокового давления с крышкой 4 и штоком 5, в которой размешают образец грунта 3. Нагрузочное приспособление выполнено в виде гидроцилиндра 6 с плунжером 7, соединенного с камерой 2 бокового давления, и двухконсольной балки 8, шарнирно закрепленной на штоке 5 и плунжере 7. На балке 8 установлена каретка 11 с возбудителем статической, динамической или циклической нагрузки. В зависимости от заданного режима нагружения и испытания образца грунта 3 каретку 11 устанавливают на левую, среднюю или правую часть балки 8, а возбудитель нагрузки подключают к источнику питания. 1 ил10476 51015 131Изобретение относится к строительству,а именно к испытаниям материалов, и может быть использовано для определенияпрочностных и деформативных характеристик грунтов.Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей и повышениеточности испытаний.На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.Устройство включает основание 1, установленную на нем камеру 2 бокового давления для размещения образца 3 грунта,нагрузочное приспособление со следящейсистемой и измерительное приспособление.Камера 2 бокового давления имеет съемную крышку 4, в отверстие которой пропущен шток 5. Нагрузочное приспособление выполнено в виде гидроцилиндра 6 сплунжером 7 и двухконсольной балки 8 сшарнирными опорами 9 и 1 О, закрепленными на штоке 5 и плунжере 7 соответственно.На балке 8 установлена каретка 11 свозбудителем статической, динамической илициклической нагрузки,Гидроцилиндр 6 установлен на основании 1 в гильзе 12 в направляющих пазах с возможностью вертикального перемещения. Полость гидроцилиндра 6 соединена с камерой 2 бокового давления трубопроводом 13, имеющим вентили 14 и 15.Следящая система состоит из уровня 16 с электрическими контактами, установленного на двухконсольной балке 8, электродвигателя 17 с червячной передачей 18 и винтовой парой 19, связанной с гидроцилиндром 6,Статическая нагрузка создается гидравлическим домкратом 20. Динамическая нагрузка может быть создана известными ударными приспособлениями, а циклическая -- известными вибрационными устройствами (не показаны).Устройство работает следующим образом.Испытываемый образец 3 грунта размещают в камере 2 бокового давления, плотно закрывают крышку 4, открывают вентили 14 и 15, наполняют камеру 2 бокового давления и часть полости гидроцилиндра 6 рабочей жидкостью и закрывают вентиль 15. После этого в зависимости от заданного режима нагружения и испытания образца каретку 11 устанавливают на левую, среднюю или правую часть балки, а возбудитель нагрузки подключают к источнику питания (гидравлический домкрат 20 -- например, к насосу).Устройство позволяет реализовать различные схемы (режимы) нагружения.При испытании образца грунта в условиях одноосного сжатия закрывают вентиль 14, открывают вентиль 15, каретку 11 устанавливают на балке 8 над шар 20 25 30 35 40 45 50 55 нирной опорой 9 и создают давление в домкрате 20.Испытание образца в условиях одноосного растяжения производят также при закрытом вентиле 14 и открытом вентиле 15. При этом каретку 11 устанавливают на левой консольной части балки 8 (как показано на чертеже) и создают давление в домкрате 20.При испытании образца в условиях возрастающего осевого усилия сжатия ох и постоянства бокового давления (а=о,= =сопз 1) закрывают вентиль 14 и открывают вентиль 15, а камеру 2 бокового давления подключают к источнику постоянного давления (например, к емкости с рабочей жидкостью, к которой через редуктор подключен баллон со сжатым воздухом). Каретку 11 устанавливают в средней части балки между опорами 9 и 10 и создают давление в домкрате 20,При испытании образца в условиях возрастающего усилия растяжения вдоль его оси и постоянства бокового давления каретку 1 с домкратоМ 20 перемещают на левую консольную часть балки.Испытание образца грунта в условиях осевого сжатия (или растяжения) и пропорционально возрастающего бокового давления (ох)0 или о(0, оу=о,; а /ау=1= ==сопз 1) производят при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15. При этом в случае создания сжимающего осевого усилия (ох)0) каретку 11 с домкратом 20 устанавливают на балке 8 между опорами 9 и 10, а в случае создания растягиваю- щего усилия (ох(0) каретку устанавливают на левую консоль балки 8, Условие осевого сжатия (о.)0) и пропорционального бокового растяжения (а=о,(0; /ол/а/= К= сопз 1) реализуют также при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15, однако в этом случае каретку 11 располагают на правой консоли балки 8. Величина параметра К зависит от места расположения каретки 11 на указанных участках балки 8 и определяется как отношение расстояний от нагрузки до опор 9 и 10.Схемы испытания образца динамическими нагрузками реализуют аналогично описанным статическим схемам нагружения. При создании динамических схем нагружения также пользуются вентилями 14 и 15. На каретке 11 монтируют возбудитель динамической нагрузки, например известное ударное приспособление с падающим грузом, и в зависимости от реализуемой схемы каретку 11 устанавливают на балке 8 над опорой 9 на штоке 5, или в средней ее части между опорами 9 и 10, или на левой или правой консоли балки 8.Симметричную циклическую осевую нагрузку на образец грунта (а (1= - о.1.-) создают следующим образом.1310476 Формула изобретения Составитель Г.МартыноваТехред И. Верес Корректор А. Зимокосов Тираж 607 Подписное Редактор А. ЛежнинаЗаказ 1756/28 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 43Закрывают вентиль 14, открывают вентиль 15 и выпускают из камеры 2 рабочую жидкость, на каретке 11 монтируют возбудитель переменных усилий, например известный вибровозбудитель направленных колебаний. Каретку 11 устанавливают и закрепляют на балке 8 над опорой 9 и затем вибровозбудитель включают в электрическую сеть.При осуществлении схемы испытания образца грунта симметричной циклической 10 осевой нагрузкой при постоянном боковом давлении закрывают вентиль 14, заполняют камеру 2 сжатым воздухом до заданной величины давления и закрывают вентиль 15. Каретку 11 закрепляют на балке 8 над опорой 9 и вибровозбудитель подключают в электрическую сеть.Осуществление режимов нагружения симметричными циклическими осевой и боковой нагрузками производят при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15. При испытании образцов нагрузками, совпадающими по фазе, каретку 11 устанавливают и закрепляют на балке между опорами 9 и 10, а в случае испытания образцов в условиях несовпадения фаз изменяющихся нагрузок каретку 11 закрепляют на одной из кон солей балки 8. Крайние значения изменяющихся осевой и боковой нагрузок (величины амплитуд колебаний) зависят от местоположения каретки 11 на указанных участках балки 8. Местоположение каретки 11 определяют и назначают в зави симости от задаваемых амплитуд колебания величин нагрузок.При испытании образца переменными нагрузками с несимметричным циклом создают дополнительную постоянную статическую нагрузку на балку 8, например, гидрав- З 5 лическим домкратом 20 через упругую прокладку. В зависимости от реализуемой схемы нагружения дополнительную статическую нагрузку создают также между опорами 9 и 10 или на одной из консолей балки 8. При всех рассматриваемых схемах испытания образца балку 8 поддерживают в строго горизонтальном положении при помощи следящей системы. В процессе деформирования и разрушения образца шток 5 и плунжер 7 перемещаются в вертикальном направлении и вызывают изменение положения балки 8. При превышении допускаемого угла перекоса балки в зависимости от знака этого угла замыкается первый или левый контакт уровня 16 и его электрический сигнал включает электродвигатель 17. Винтовая пара 19 (в зависимости от направления вращения электродвигателя) поднимает или опускает гидроцилиндр 6 и приводит балку 8 в горизонтальное положение, после чего контакт уровня 16 прерывается и электродвигатель 17 отключается.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет испытывать образцы грунта при различных режимах и схемах трехосного нагружения. При этом на образец могут быть созданы с высокой точностью как статические, так и динамические (в том числе и циклические) нагрузки. Расширение схем нагружения образца увеличивает функциональные возможности устройства и позволяет более. точно определять характеристики прочности и деформируемости испытываемого грунта. Устройство для испытания образцов грунта в условиях трехосного нагружения, включающее основание, установленную на нем камеру бокового давления для размещения образца грунта с крышкой и штоком, пропущенным в отверстие кры шки, нагрузочный механизм с кареткой для размещения возбудителя нагрузки и следящей системой и измерительное приспособление, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности испытаний, нагрузочное приспособление выполнено в виде гидро- цилиндра с плунжером, соединенного трубопроводом с камерой бокового давления, и двухконсольной балки с шарнирными опорами, одна из которых закреплена на штоке камеры бокового давления, а другая - на плунжере гидроцилиндра, при этом каретка для размещения возбудителя нагрузки установлена на двухконсольной балке.