Устройство для определения прочностных свойств грунтов

/О СУДАРСТНЕННИЙ Н 0 ИЖ)БРЕТЕНИЯМ И ОИ ГННТ СССР ИТЕТРЬПЪОМ САН ВЗОБРЕТ щ. Буьмекжевюдсзаюсъюмгуж-. ь(21) 878039 Л 3(71) Институт проектирования промыленных предприятий "Иашпромпроекти Научно-исследовательский институинтроскопии(56) Месчян С,Р, Начальная и длителная прочность глинистых Грунтов. ИНедра, 1970, с, 33-13,Авторское свидетельство СССРГ 1606622, кл. Е 02 Э 1/02, 1988.(51) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДБЛГНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ(57) Испол ьзование; исследование Фи -зико механических свойств грунтов дляиекенерно-геологических изысканий встроительстве, Сущность изобретения:устройство дпя определения прочностн ;.свойств грунтов содержит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем 2, Фильтрнижних частот, аналого-циФровой преобразователь 5, вычислительный блок 6,квадратор 7, сумматор 8, умножитель9, делител 1 ь 10, интегратор 11, распределитель 12, интегратор 13, делитель1 ч и регистратор 15. 1 ил.1/5Изобретение относится к исследованию Физико-механицеских свойств грунтов для инженерно-геологицеских изысканий в, стрОительстве и может быть ис"пользовано, в,частности, для определения прочностных свойств грунтов,Известно устройство для определе. ния прочностных свойств грунтов, со"держащее гидравлическую камеру, механизм создания давления и вертикальногусилия и динамометр,Недостатком устройства являетсябольшая трудоемкость и длительностьпроизводства лабораторных исследований грунта.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способопределения Физико-механическихсвойств грунтов который реализуетсяс помощью устройства, содержащегозонд, на котором установлен датчиксигнала, согласующий усилитель, квадраторы, интеграторы, вычитатели сиг-.налов и регистратор. В этом устройстве зонд представляет собой игольчатыйзвукопровод-звукосниматель, которымпре Зраэует акустицеские шумы, вознисающие при внедрении зонда в грунт, вэлектрический сигнал,Несмотря 1 на оперативность контроля недостатком этого устройства является невысокая достоверность приопределении прочности грунта, поскольку обработка шумового сигнала с датчика проводится путем субъективногоанализа без учета временных и частотных соотношений сигнала,Целью изобретения являетсл повышение тоцности определения прочностныхсвойств.1Поставленная цель достигается засчет того, цто устройство для определения процностных свойств грунтов, содержащее зонд, механически соединен",ный с пьезоэлектрицеским преобразователем, который подклюцен к входусогласующего усилителя, первый и второйй интеграторы и регистратор, снабжено Фильтром низких частот, анапогоцифровым преобразователем, вычисли-.тельным блоком, квадратором, сумматором, умножителем, распределителем,первым и вторым делителями, причемвыход согласующего усилителя черезфильтр низких частот подклюцен к входу аналого-циФрового преобразователя.,один из выходов которого соединен с 2870одним из .ходов первого делителя, другой выход аналого-циФрового преобразователя подключен к входу выцисли 5тельного блока один из выходов которого через последовательно соединенныемежду собой квадратор и сумматор подключен к одному из входов умножителя,другой выход вычислительного блокасоединен с другим входом первого делителя, выход которого соединен с другимвходом умножителя, вьход которого подключен к входам первого интегратора ираспределителя, выход которого черезвторойинтсгратор подключен к одномуиз входов второго делителя, а выходпервого интегратора подклюцен к другому входу второго делителя, выхоц кото-,рого подкРОцен к регистратору.20 Устро 4 ство для определения прочностныхсвойств грунтов представленона чер 1 еЖе,Устройств"содержит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектрическим25 преобразователем 2, согласующий усилитель 3, Фильтр ч нижних частот, аналого-цйфровой преобразователь 5, вычислительный блок 6, квадратор 7, сумматор 8, умножитель 9, делитель 10,30 интегратор 11, распределитель 12, интегратор 13 целитель 11, регистратор15 и объект 16 контроля,При исследовании различных грунтовс помощью зондирования происходитлокальный разрыв межструктурных связей 8 зависимости от вида грунта, егофизико-механических свойств характеробразующегося при этом акустицескогосигнала меняется,40,Лля грунтов одинаковых видов, норазгичной прочности характерно очень"схо 1 тее" спектральное распределениесигнала, Однако доля энергии сиГналав полосе частот, на которую приходится максимум энергии, с увеличениемпроцности грунта возрастает.Для грунтов с одлнаковой прочностью,но различных видов характерно наличие "несхожести" спектрального состава сигнала. 1(роме того, энергии"этихсигналов могут существенно отличаться.Однако относитВльнал величина - энергия в полосе с максимумом ко всей55энергии сигнала, принятая за критерий,оказывается одинаковой.Устройство раоотает следующим образом.5 1 2870Сигнал с объекта 16 контроля, возни- и- пает на вход второго интегратора 13,ающий в результате разрыва структур- сигнал с выхода которого поступаетных связей между частицами грунта при на первый вход второго делителя 14,внедрении зонда 1, воспринимается Сигнал с выхода делителя 14 представпьезоэлектрическим преобразователем ляет собой отношение уцастка спект 2 и усиливается согласующим усилителем ральной плотности мощности с энерге 3, Этот сигнал поступает на вход тическим максимумом к интегральномуФильтра 4 нижних частот, с выхода ко- знацению.торого сигнал подается на вход анало Ого-цифрового преобразователя (АЦП) 5 Сигнал с выхода делителя 14 постуСигнал с одного выхода последнего, пает на вход регистраторапредставляющий собой сигнал в цифро.- Данное устройство позволяет повывом коде и пропорциональный уровню сить достоверность определения процмгновенного значения аналогового сиг -ности грунта,нала, поступает на вход вычислительного блока 6, который является блоком Ф о р м у.л а и 3 о б р е т е н и ябыстрого преобразования Фурье (БПФ),.сигнал с выхода которого представляет Устройство для определения процсобой два ряда (действительная и мни- Й ностных свойств грунтов, содержащеемая цасти) коэффициентов фурье, запи- зонд, механицески соединенный с пьезосанных в оперативном запоминающем электрическим преобразователем, кото"устройстзе (ОЗУ) блока 6 БПФ. Этот. Рый подключен к входу согласующегосигнал попарно поступает церез квадра- усилителя, первый и второй интегратотор 7 на входы сумматора 8, Сигнал с Б ры и регистратор, о т л и ц а ю щ е едругого выхода АЦП 5, представляющий с я тем, цто, с целью повышения точсобой знацение шага квантования (дис- ности определения, оно снабжено, фильт"кретизации) по времени, поступает на . Ром низких цастот, аналого-цифровымпервый вход делителя 10, на второй преобразователем, вычислительным бло"вход которого поступает сигнал с вто ком, квадратором, сумматором, умножирого выхода блока 6 БПФ, представляю- телем, распределителем первым ищий собой знацение размерности преоб- вторым делителями, прйчем выход согларазования Фурье (колицество точек сующего усилителя через фильтр низдискретного преобразования), Этот сиг- ких частот подключен к входу аналогонал поступает на второй вход умножите цифрового преобразователя, один из выля 9 сигналов . Сигнал с выхода послед- ходов которого соединен с одним изнего представляет сооой амплитудное входов первого делителя, другой выходзначение спектральной плотности мощ- аналого-циФрового преобразователя ладности в полосе частот, Этот сигнал ключен к входу вычислительного блока,поступает на входы первого интегратоРа д один из выходов которого через после 11 и распределителя 12, Сигнал с выхо- довательно соединенные между собойда интегратора 11 представляет собой квадратор и сумматор подключен к одноусредненное значение спектральной му из входов умножителя;. другой выходплотности мощности, отнесенной к выб- вычислительного блока соединен с друранной ширине частотной полосы (октава 45 гим входом первого делителя, выход ко"Д октавы и т,п,), Этот сигнал пос- торого соединей с другим входом умно".упает на второй вход второго делите- жителя, выход которого подклюцен кля 14. входам первого интегратора и распредеРаспределитель 12 представляет лителя, выход которого церез второйсобой стробирующее устройство с коэф" 50 интегратор подключен к одному из вхофициентом, равным единице, в выбран- дов второго делителя, а выход первогоной полосе частот (с максимумом знер- интегратора подключен к другому входугии) и коэффициентом, равным кулю, второго делителя, выход которого подво всех остальных полосах цастот, Сиг- клюцен к регистратору.нал с выхода распределителя 12 посту