Устройство для определения деформативных характеристик грунтов в скважине

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 981506(22) Заявлено 17.02.81 (2) 3248181/2933с присоединением заявки Йо 31) М. Ки. Е 02 0 1/00 С 01 М 3/10 Государственицй комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 15,12.82. Ьоллетеиь Йо 46 Дата опубликования описания 15.1282(72) Авторы изобретения В.Я.Хани, Н.С,Швец.и А.В.Ермолински 9 Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров желеэнодорожнозо транспорта нм. И.И.Калинина с(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРИАТИВНЫХ"-ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ В СКВИЕИНЕг Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для определения физико-механических свойств. грунтов и может быть использовано при проектировании и расчете фундаментов под машины с динамическими нагрузками.Известно устройство для испытаний грунтов, включающее жесткий кор" пус-штамп с гибкой оболочкой, и измерительный блок11,Недостатком устройства является сложная конструкция штампа и приспособлений для замера деформаций.Наиболее близким к преддагаемому является устройство для определения деформативных характеристик грунтов в скважине, содержащее источник сжатого воздуха, соединенный посредством трубопровода с имеющим гибкую оболочку, заполненным жидкостью прессиометрическим зондом, измерители давления и объема жидкости 2.Однако с помощью его мозно определять только статические деформационные свойства грунта в скважине.Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного измере,ния параметров статической и динамической деформативности грунтов. Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для определениядеформативных характеристик грунтовв скважине, содержащее источник сжатого воздуха, соединенный посредством трубопровода с имеющим гибкуюоболочку, заполненным жидкостьюпрессиометрическим зондом, измерите.О ли давления и объема жидкости, снабжено имеющим вибратор гидропульсатором,вмонтированным в трубопроводи состбящим из двух последовательносоединенных через гидравлическийдроссель сильфона, открытый конецверхнего из которых подключен к измерителю объема. При этом дроссельможет быть снабжен вентилем, а трубопровОд - датчиками расхода и давления жидкости.На чертеже показано устройство,ОбЩий внд,Описываемое устройство включаетпрессиометрический зонд 1 с эластичной оболочкой 2, установленный в25 пробуренную скважину 3. Полость зонда 1 заполнена жидкостью 4,Верхняя часть зонда 1 жесткимтрубопроводом 5 соединена с узломдля создания динамического давления3 Ц в жидкости - гидропульсатором б, а0 15 20 30 35 40 45 50 55 Работа устройства при статических испытаниях заключается в следующем. Открывают вентиль 14, повидают давление .воздуха в системе до требуемой величины, контролируемой по мансметру 12. Жидкость 4 перетекает из сосуда 8 через вентиль 23, дроссель 7 и.трубопровод 5 в зонд 1 и под давлением оболочки 2 расширяет стенки скважины 3, Опускание уровня жидкости контролируется по шкале 29., При необходимости количество жидкости в сосуде 8 можно пополнять за счет сосуда 9, открыв на короткое время вентиль 10 и закрыв вентиль 23. После стабилизации уровня жидкости в сосуде 8 по шкале 29 измеряют количество дополнительно вошедшей в зонд жидкости ъЧ, а по манометру 12 определяют давление Р. Эти данные служат для расчета статической деФормативности грунта. 60 устройство для определения дефор.мативных характеристик грунтов в65 также через гидравлический дроссель7 соединена с нижней частью измерителя объема водомерного сосуда 8.Водомерный сосуд 8 соединен с накопительным сосудом 9 в нижней частивентилем 10, а в верхней частишлангом 11. Верхняя часть сосуда 8соединена также с манометром 12 ивоздушной магистралью 13. Впускнойвентиль 14 и выпускной 15 служатдля регулирования давления воздуха,подаваемого в магистраль 13 от источника сжатого воздуха 16. Накопительный 9 и водомерный 8 сосудызаполнены частично жидкостью 4 ивоздухом. Гидропульсатор 6 состоитиэ вибратора 17 и двух сильфонов18 и 19 с жестко соединенными междусобой донышками 20 и 21. Донышки соединены также с подвижной частью(якорем) вибратора 17 и производятсяИм в вертикальное возвратно-поступательное движение. Открытая нижняячасть сильфона 18 соединена с жестким трубопроводом 5, а открытая верхняя часть сильфона 19 - с нижнейчастью сосуда 8, т.е. гидропульсатороказывается вмонтированным в трубопровод. Оба сильфона заполнены жидкостью. Наполнение системы жидкостьюпроизводят через отверстие в сосуде9, закрываемое пробкой 22. Вентиль23 перекрывает доступ жидкости изсосуда.8 в зонд 1, а вентиль 24 служит для выпуска (откачки) избыткажидкости. Динамическое давление вжидкости измеряется датчиками 25 и26, а динамическое перемещение колебаний жидкости - датчиками 27 и 28.Шкала 29 служит для измерения объемажидкости, переходящей в зонд изсосуда 8, Гидропульсатор 6, сосуды8 и 9 и трубопровод 5 жестко закреплены на станине 30. Работу по определению динамической деформативности грунта производят следующим образом.Включают вибратор 17, сообщающий вертикальное колебательное усилие донидкам 20 и 21 сильфонов 18 и 19, В жидкости внутри сильфона 18 помимо статического появляется также и динамическое давление, частота коТа рого равна частоте колебаний вибратора. Под действием колебаний давление жидкости, передающихся по жестко. му трубопроводу 5 внутрь зонда 1 на оболочку 2, последняя начинает периодически расширять скважину на величину, зависящую от динамической деформативности грунта. При этом некоторый объем жвдкости ЬЧ периодически подается внутрь штамйа, а затем откачивается из него. Датчики 25, 26, 27 и 28 служат для измерения амплиту,ды, частоты и фазы динамическогодавления Р и динамического перемещения ЮУ,. ЭФи данные используют для расчета динамической деформативностии демпфирования грунта,Изменяя рабочую частоту вибрато" ра, можно измерить амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики системы датчик-грунт, а по ним определить динамическую деформативность и демпфирование грунта на различных частотах. Дроссель 7, благода- ря своему высокому гидравлическому сопротивлению, предотвращает периодическое перетекание жидкости из зонда 1 в сосуд 8. В то же время он не препятствует передаче статического давления внутрь зонда и иа стенки скважины и поддерживает это давление неизменным, если даже стенки скважины получают за время вибрации дополнительное перемещение.Применение предлагаемого устройства, содержащего гидропульсатор, состоящий иэ вибратора и двух последовательно включенных сильфонов, соединенных гидравлическим дросселем, позволяет создавать внутри зонда 1 динамическое давление, не изменяя величины статического давления, Это создает возможность одновременно проводить статические и динамические испытания грунтов в скважине для определения статического и динамического коэффициентов жесткости и коэффициента демпфирования. Формула изобретения скважине, содержащее источник сжатого воздуха, соединенный посредствомтрубопровода с имеющим гибкую оболочку заполненным жидкостью прессио"Пат нли метрическим зондом, измерители давления и объема жидкости, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного измерения параметров статической и динамической деформативности грунтов, оно снабжено имеющим вибратор гидропульсатором, вмонтированным в трубопровод .и состоящим из двух. последовательно соединенных через гидравлический дроссель силь- фонов, открытый конец верхнего иэкоторых подключен к измерителю объема2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дроссельснабжен вентилем,3. Устройство но п. 1 и 2,.о тл и ч а ю щ е е с я тем, что трубопровод снабжен размещенными на немдатчиками расхода и давления жидкости.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе0 1. Авторское свидетельство СССР9239625, кл, Е 02 П 1/00, 1967.2, Авторское свидетельство СССР9221364,кл.Е 02 0 1/00,1966(прототип)