Устройство для определения сопротивления грунта при статическом зондировании

(19) (И)4 Е 02 0 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 10 а е,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56) Трофименков И.Г. и др. Полевыеметоды исследования строительныхсвойств грунтов. М.: Стройиздат,1974,с. 104.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПРИ СТАТИЧЕСКОМ ЗОНДИРОВАНИИ(57) Изобретение относится к области исследования грунтов в строительстве и позволяет повысить точность определения. Устройство содержит секционную штангу 2, зонд 3, выполненный в виде конусного наконечника 4 и неподвижной муфты 5, на торцах которой закреплено два датчика 6 и 7 деформации с измерительными обмотками 8, 9, 10 и 11 и обмотками 12 и 13 возбуждения, Измерительная схема включает четыре детек-тора 14, 15, 16 и 17, генератор 18 сигнала, два дифференциальных усилителя 19 и 20 постоянного тока, вычитатель 21 сигнала, два усилителя 22 и 23 с переменными коэффициентами уси- й ления, два компаратора 24 и 25, исЖ точник 26 опорного напряжения, два логических элемента И 27 и 28, два логических элемента НЕ 29 и 30, схему Сев 31 совпадения и регистратор 32. 1 илгружающая сила от домкрата 1 то зти ЭДС, возникающие во взаимно перпендикулярных измерительных обмотках 8-11, одинаковые, т.е. Е,=Е =Е, =Е, .При нагружении сердечника в его материале появляются механические напряжения, магнитная анизотропность нарушается, т.е. магнитное сопротивление сердечника по продольной и поперечным осям становится не равным. Следовательно, равенство ЭДС также нарушается. Появляется электрический сигнал, равный разности ЭДС пар обмоток и пропорциональный измеряемому усилию; Е = (Е +Е) - (Е, + Е 4) Это напряжение сигналов поступаетна активные амплитудные детекторы 1417. С каждого детектора выпрямленныенапряжения сигналов каждой пары измерительных обмоток подаются на дифференциальные усилители 19 и 20, с выхода которых снимается разностный сигнал измерительных обмоток, Напряжения сигналов с дифференциальных усилителей вычитаются в вычитателе 21сигналов для того, чтобы получить сигнал, пропорциональный сопротивлениюгрунта по боковой поверхности зонда,Сигнал равной разности сигналов отдатчиков 6 и 7 с вычитателя 21 сигналов поступает на усилители 22 и 23 срегулируемыми коэффициентами усиления, например коэффициент усиленияусилителя 22 устанавливают равным1000, усилителя 23 устанавливают равным 10,1 При статическом нагружении, при- , 40кладываемом домкратом 1 к зонду 3,происходит его внедрение в грунт. Дпяизмерения сопротивления грунта по боковой поверхности зонда измеряют силу действующую на конусный наконечник 4, и общую силу, воздействующуюна зонд 3. Для измерения этих сил вколонну штанг 2 вмонтирована муфта 5,на которой размещены два датчика 6 и7, один из которых (7) преобразует силу, действующую на наконечник со стороны грунта, в электрический сигнал,другой датчик 6 преобразует силу,действующую на зонд 3,При подаче в обмотки 12 и 13 возбуждения переменного напряжения от генератора 18 сигнала в измерительныхобмотках 8-11 возникают переменныеЭДС. Если на зонд 3 не действует наПосле усиления сигнал, пропорциональный силе сопротивления грунта по боковой поверхности зонда, поступает на одни входы компараторов 24 и 25, на другИе входы которых поступает опорное напряжение от источника 26, Если сигнал на выходе вычитателя 21 сигналов меньше 1 мВ, то компараторы 24 и 25 закрыты, на выходе элемента И 27 уровень сигнала нулевой, а на выходе элементов НЕ 29 и 30 уровни сигналов единичные, поэтому элемент И 28 открыт, управляющий сигнал поступает на один из входов схемы 31 совпадения, которая при этом подключает выход усилителя 22 к регистратору 32. Если сигнал на выходе вычитателя 21 сигналов становится равным 1 мВ (при 3 1513084Изобретение относится к областиисследования грунтов в строительствеЦель изобретения - повышение точности определения,На чертеже приведена структурнаясхема устройства.Устройство для определения сопротивления грунта при статическом зондировании содержит нагружающее при Оспособление 1 (домкрат), секционнуюштангу 2, зонд 3, выполненный в видеконусного наконечника 4 и неподвижноймуфты 5, на торцах которой закрепленыдва датчика 6 и 7 деформации с измерительными обмотками 8-11 и обмотками 12 и 13 возбуждения. Кроме того,устройство содержит четыре детектора 14-17, генератор 18 сигнала, двадифференциальных усилителя 19 и 20 20постоянного тока, вычитатель 21 сигналов, два усилителя 22 и 23 с переменными коэффициентами усиления, два.компаратора 24 и 25, источник 26опорного напряжения, два логическихэлемента И 27 и 28, два логическихэлемента НЕ 29 и 30, схему 31 совпадения и регистратор 32.Датчики деформации выполнены в виде магнитострикционного цилиндра спопарно расположенными в плоскостях,параллельных его основанию, четырьмяотверстиями, в которых размещены двеизмерительные обмотки, а в отверстиях,расположенных по диагонали, - обмотка возбуждения.Устройство работает следующим образом.5 151308увеличении сопротивления грунта), токомпаратор 24 открывается, а коипаратор 25 закрыт, уровень сигнала навыходе элемента И 27 единичный, а на5выходе элемента И 28 - нулевой, поэтому управляющий сигнал поступает науправляющий вход схемы 31 совпадения,которая подключает выход усилителя 23через сигнальный вход к регистратору 1032. Происходит переход записи сигналарегистратора на второй диапазон беэего зашкаливания.Если сигнал с выхода вычитателя21 сигналов равен или больше 100 мВ, 15то срабатывает коипаратор 25, при этомэтом уровни сигналов на выходах элементов И 27 и 28 нулевые, а на выходекомпаратора 25 единичный, и управляющий сигнал поступает на вход схемы 2031 совпадения, которая подключает непосредственно выход вычитателя 21сигналов через сигнальный вход схемы31 совпадения к регистратору 32 длязаписи сигнала, пропорционального самому большому сопротивлению грунта.Таким образом, измеряются как малые,.так и большие величины бокового сопротивления для грунтов с сильно различающимися физико-механическими 30свойствами.Предлагаемое устройство позволяетповысить надежность и достоверностьинформации, а также значительно повысить точность измерения боковогосопротивления грунтов,Формула изобретения Устройство для определения сопро" тивления грунта при статическом зон дировании, содержащее секционную штангу, связанный с ней зонд, выполненный в виде муфты трения с конусным наконечником, нагружающее приспособление, два датчика деформации и реги стратор, о т л и ч а ю щ е,е с я теи, что, с целью повышения точности определения, оно снабжено четырьмя детекторами, генератором сигналов, двумя дифференциальными усилителями, вычи - 50 тателем сигналов, двумя усилителями с различными коэффициентами усиления, двумя компараторами, источником опорного напряжения, двумя логическиии элементами И, двумя логическими эле ментами НЕ и схемой совпадения, а 4 6датчики деформации закреплены на торцах муфты и выполнены в виде магнитострикционного цилиндра с попарно расположенными в плоскостях, параллельных его основанию, четырьмя отверс 1 иями, в которых размещены две измери,тельные обмотки, а в отверстиях, расположенных по диагонали, - обмоткавозбуждения, причем обмотки возбуждения датчиков деформации подключенык генератору сигналов, выводы первыхизмерительных обмоток датчиков деформации подключены к соответствующимвходам первого и второго детекторов,выводы вторых измерительных обмотокэтих датчиков подключены к соответствующим входам третьего и четвертогодетекторов, выходы первого и третьего детекторов подключены к соответствующим входам первого дифференциального усилителя, выходы второго и четвертого детекторов подключены к соответствующим входам второго дифференциального усилителя, выходы дифференциальньм усилителей соединены с соответствующими входами вычитателя сигналов, выход которого подключен к первым входаи усилителей с различнымикоэффициентами усиления и к первомувходу схемы совпадения, выход первогоусилителя с различным коэффициентоиусиления подключен к входу первогокомпаратора и к второму входу схемысовпадения, выход второго усилителяс различным коэффициентом усиленияподключен к первому входу второго компаратора и к третьему входу схемы совпадения, вторые входы компараторовсоединены с источником опорного напряжения, выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен свходом первого элемента НЕ и с четвертым входом схемы совпадения, выходвторого компаратора соединен с входом второго элемента НЕ и с пятымвходом схемы совпадения, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входои второго элемента И, второй входкоторого соединен с выходом первогоэлемента НЕ, а выход второго элемента И подключен к шестому входу схемысовпадения, выход которой соединенс регистратором.