Прибор для исследования сопротивлениясдвигу грунтов и сыпучих материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 260779 (21)2810302/29-33с присоединением заявки йо(23) Приоритет -Опубликовано 150781, Бюллетень М 26Дата опубликования описания 150781 51)М КЛЗ Е 02 О 1/02 Государственный комитет СССР яо дмам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Донецкий ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт и Московский.институт химического машиностроения(54) ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ ГРУНТОВ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к исследо- ванию физико-механических свойств грунтов и сыпучих материалов, а именно к исследованию сопротивления сдвигуИзвестен прибор для исследования плоскостного сдвига грунтов и сыпучих материалов, включающий верхнюю и нижнюю обоймы, устройства для создания и измерения нормального и сдвигающего усилий Г 13 .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является прибор, содержащий верхнюю матрицу, нижнюю матрицу, установленную на подвижную тележку, поршень, устройства для создания и измерения усилия сдвига, устройства для создания и измерения усилия, приложенного к поршню, датчик перемещения нижней матрицы Г 23Устройство обладает недостаточной точностью измерения усилия, перпендикулярного плоскости сдвига, и принимается равным усилию, приложенному к поршню. При этом не учитывается, что усилие, перпендикулярное плос" кости сдвига, меньше усилия, приложенного к поршню на величину сил трения. Цель изобретения - повышениеточности исследования.Эта цель достигается тем, чтоприбор для исследования сопротивления грунта, содержащий верхнвв инижнюю матрицы, причем в верхнейустановлен поршень, а нижняя размещена на тележке устройства, связанные с матрицами для создания иизмерения нормальной и сдвигающейнагрузок, снабжендополнительныминдикатором давлений и.силоизмерителем, связанным с верхней матрицейи поршнем.Причем силоизмеритель выполненв виде двух стержней с наклееннымина них электротензометрическими датчиками, а верхняя матрица выполненас фланцами и винтами, которые уста О новлены в резьбовые отверстия фланца и оперты в силоизмеритель. При .этом силы трения испытуемого материала и поршня о стенки верхней матрицы передаются на силоиэмерительи могут быть измерены. В этом случае усилие, перпендикулярное плоскости сдвига, определяется по фор-.5 0 15 20 25 35 40 где Г, - усилие, перпендикулярноеплоскости сдвига;Г - усилие, приложенное к поршню;Г - силы трения испытуемогоматериала и поршня о стенки верхней матрицы.Таким образом, ранее неучитынаемые силы трения испытуемого материала и поршня о стенки верхней матрицы н предлагаемом приборе могут быть измерены и учтены при определении усилия, перпендикулярного плоскости сдвига. Это позволяет повысить точность исследования сопротивления сдвигу.На фиг. 1 изображен прибор, общий нид; на фиг. 2 - нижняя матрица с тележкой, датчик для регистрации перемещения нижней матрицы, устройства для создания и измерения усилия сдвига.Прибор работает следующим образом,Прибор монтируется на опорной плите 1 и содержит нижнюю матрицу 2, установленную на тележку 3, верхнюю матрицу 4 с сланцем 5, который устананливается на силоиэмеритель б, состоящий, например, из двух штырей с электротенэометрическими датчиками. Для регулирования зазора между нижней матрицей 2 и верхней матрицей 4 в реэьбовые отверстия фланца 5 установлены винты 7,упирающиеся в силоизмеритель 6. Для предотвращения перекоса верхней матрицы 4 кфланцу 5 крепятся втулки 8, скользящие по направляющим стойкам 9. Исследуемый материал 10 сжимается поршнем 11. Усилие на поршень 11 создается винтом 12 и измеряется динамометром сжатия 13, Усилие сдвига создается, например, грузами 14, подвешенными на троссе 15, проходящем через ролик 16. Усилие сдвига измеряется датчиком 17, который крепится к тяге 18 нижней матрицы 2. Расположение тяги 18 должно быть таким, чтобы линия действия усилия сдвига лежала в плоскости сдвига. Для регистрации перемещения нижней матрицы 2 к опорной плите 1 крепится микрометрический , индикатор часового типа 19.Исследования сопротивления сдвигу на предлагаемом приборе проводятся в следующей последовательности.Проверяют установку опорной пли- ты 1, которая должна быть установлена прочно и в горизонтальном положении. Горизонтальность ппиты 1 проверяется с помощью уровня. Проверка производится перед каждым исследованием. Тележку 3 устанавливают так, чтобы оси нижней матрицы 2 и верхней матрицы 4 совпадали. Винты 7 выкручивают до тех пор, пока верхняя матрица 4 не опустится на нижнююматрицу 2, которые заполняются исследуевеан материалом. Уст ананлинаетс я порше н ь 11, ди а- метр 13 и вращением винта 12 создается усилие на поршень 11. Устанавливается микрометрический индикатор часового типа 19, предназначенный для регистрацйи перемещения нижней матрицы 2. Соединяется датчик усилия сдвига 17 с тягой 18, трос 15 проводится в канавку ролика 16 и присоединяется к датчику усилия сдвига 17. Устанавливается зазор между верхней матрицей 4 и нижней матрицей 2 за счет перемещения верхней матрицы 4 с фланцем 5 и втулками 8 в направляющих 9 путем одновременного вращения винтов 7 до упора с силоизмерителем б. Путем последовательного увеличения веса грузов 14 производят сдвиг нижней матрицы 2 с тележ" кой 3 относительно верхней матрицы 4. Перемещение матрицы 2 регистрируют индикатором 19. Сдвиг считают наступившим, если беэ увеличения веса грузов 14 происходит непрерывное возрастание скорости деформации сдвига.При сдвиге регистрируют вертикальное усилие Г, приложенное к поршню 11 динамометром 13; силы трения Гз исследуемого материала 10 и поршня 11 о стенки верхней матрицы 4, которые передаются через фланец . 5 и винты 7 на силоизмеритель 6усилие сдвига,Г 4 - датчиком усилия сдвига 17. Усилие, перпендикулярное плоскости сдвига, определяется по фор- муле 1 2 31где Г - усилие, приложенное к поршню 11;Г - силы трения исследуемогоЪматериала 10 и поршня 11 остенки верхней матрицы 4;Г " усилие, перпендикулярноеплоскости сднига,Среднее напряжение, нормальноек плоскости сдвига, определяетсяпо формуле 6 = - - ф , где Ю 4 Говнутренний диаметр нижней и верхнейматриц. Среднее напряжение сдвигаопределяется по формуле С =где Г 4 - усилие сдвига, регистрируемое датчиком 17.После проведения серии испытанийна сдвиг строится график ь=Г(Ф), который характеризует сопротивлениесдвигу исследуемого материала приразличных значениях напряжения нормартьного к плоскости сдвига.Использование изобретения позволяет повысить точность исследованиясопротивления сдвигу грунтов и сыпучих материалов, что имеет первостепенное значение для практики,так как обуславливает точность инженерных расчетов по определению84 бб 37 формула изобретения Рие аж 693 Подписное илиал ППП фПатен ул. Проектная г. ж предельных нагрузок на грунт, давления грунтов и сыпучих материаловна ограждения, а также точность инженерных расчетов оборудования дляхранения, транспортировки и переработки сыпучих материалов. Прибор для исследования сопротивления сдвигу грунтов и сыпучих материалов, содержащий верхнюю и нижнюю матрицы, причем в верхней установлен поршень, а нижняя размещена на тележке, устройства связанные с матрицами 15 для создания и измерения нормальной и сдвигаашей нагрузок, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности исследований, он снабжен дополнительным индикатором НИИПИ Заказ 5390/39 Ъ давления и силоизмерителем, связанным с верхней матрицей и поршнем.2, Прибор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что силоиэмерителв выполнен в виде двух стержней с наклеенными на них злектротензометрическими датчиками.3. Прибор по пП 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что верхняя матрица выполнена с фланцем и винтами, которые установлены в резьбовые отверстия фланца и оперты в силоизмеритель.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. Стройиздат 1979 с. 232-235.2 . Чаповский Е.Г, Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. И., "Недра", 1975, с. 202- 208.