Устройство для определения физико-механических свойств грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 7652 151) Е 02 Р 1/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вого ный еспроГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена ТрудКрасного Знамени инженерно-строителинститут(56) 1. Деформометр Д. Информацный листок Новочеркасского политехнкого института, АК 14607, 13.09.79.2, Авторское свидетельство СССР585397, кл. Е 02 Р 1/00, 1976тотип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТА, включающее верхний и нижний анкеры, соединенные между собой штоком, выполненным из двух полых телескопических цилиндров, датчик осевого перемещения и регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения информативности исследований, оно снабжено прогибомером, датчиками полного и порового давления и температуры, анкеры выполнены в форме дисков из электропроводного материала, расположены во взаимно перпендикулярной плоскости и соединены со штоком посредством шарниров, выполненных из диэлектрика.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерения перемещений и внутреннихдеформаций и физико-механических свойствгрунтов.Известен деформометр для измерениядеформации и напряжений в грунтовом массиве,содержащий два анкера, соединенныхмежду собой штоком 1.Недостатками данного деформометраявляются низкая точность и малая инфор Омативность.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определения физико-механических свойств грунта, включающее верхний и нижний анкеры, соединенные между собой штоком, выполненнымиз двух полых телескопических цилиндров,датчик осевого перемещения и регистрирующую аппаратуру 2,Недостатками известного устройстваявляются ограниченный диапазон исследований и низкая информативность, обусловленная измерением только деформаций грунта, что не позволяет охарактеризовать состояние грунта и достоверно оценить причины деформаций и учесть эти причины при оценке погрешности измерений.25Цель изобретения - расширение диапазона и повышение информативности исследований.Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения физико-механических свойств грунта, включающее верх- н нии и нижнии анкеры, соединенные между собой штоком, выг,олненным из двух полых телескопических цилиндров, датчик осевого перемещения и регистрирующую аппаратуру, снабжено прогибомером, датчиками 35 полного и порового давления и температу ры, анкеры выполнены в форме дисков из электропроводного материала, расположены во взаимно перпендикулярной плоскости и соединены со штоком посредством шарниров, выполненных из диэлектрика,40 На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство,разрез, общий вид. Устройство для определения физико-механических свойств грунта включает верхний и нижний анкеры 1 и 2, соединенные 45 между собой штоком, выполненным из двух полых телескопических цилиндров 3 и 4, а также датчик осевого перемещения, содержащий упругую пластину 5 с закрепленными на ее поверхности тензодатчиками 6. Упругая пластина 5 закреплена одним концом в цилиндре 4, а другим концом упирается в наклонную плоскость 7 цилиндра 3. Анкеры 1 и 2 установлены в взаимно перпендикулярной плоскости, выполнены в форме дисков, изготовленных из электропро водного металла, например бериллевой бронзы, и соединены с телескопическими цилиндрами 3 и 4 посредством шарниров 8 и 9, выполненных из диэлектрика. Каждый из анкеров 1 и 2 снабжен датчикамиполного и порового давления, состоящимииз перфорированной мембраны 10, влагонепроницаемой мембраны 1 с датчикомее деформации - тензорезистором 12и влагопроницаемой мембраны 13 с датчиком ее деформации - тензорезистором 14 -и датчиками 15 и 16 температуры.Тензодатчик 6, тензорезисторы 12 и 14,датчики 15 и 16 температуры, а такжеанкеры 1 и 2 соединены проводами свторичными приборами, преимущественно сцифровьм мостом сопротивления (не показано). Прогибомер 17 соединен с анкером 1 посредством струны 18, расположенной в обсадной трубе 19.Отношение диаметра анкеров к их вы-соте лежит в пределах 0,05 ( - ( 0,1,0а расстояние между анкерами 1 и 22 Р Н (Х,где Р - диаметр верхнего и нижнего анкеров;Н - длина штока;Х - наибольшая толщина исследуемогослоя грунта.Устройство для определения физико-механических свойств грунта работает следующим образом.Устройство устанавливают в стенку предварительно пробуренной скважины путемвдавливания анкеров 1 и 2, Вдавливаниеанкеров может осуществляться либо одновременно, либо поочередно: сначала анкера 1, затем анкера 2. Шарниры 8 и 9позволяют в последнем случае избежатьпогрешностей измерений, вызванных неравномерной деформацией исследуемогогрунта при внедрении в него анкеров 1и 2 устройства. Вдавливание анкеров 1и 2 может осуществляться также вручную,например в стенку шурфа. Минимальноерасстояние между анкерами 1 и 2 в моментих внедрения должно составлять 2 Р. Провода от устройства для определения физикомеханических свойств грунта выводят наповерхность грунта к вторичным измерительным приборам. Струну 18 сквозь обсадную трубу, заполненную консистентнойсмазкой, также выводят на поверхностьгрунта и соединяют с прогибомером 17.Выработку (скважину или шурф) заполняют с извлеченным грунтом с послойным егоуплотнением или заполняют тиксотропнымраствором. После заполнения выработкипо вторичным приборам регистрируют нулевые отсчеты. По показаниям тензодатчика 6 регистри руют начальное расстояние между анкерами 1 и 2. По измерению удельного электрического сопротивления грунта между анкерами 1 и 2 устанавливают соответствие этой величины влажности грунта, определен ной стандартным методом. Деформации1076527 3исследуемого слоя массива регистрируют путем измерения перемещения цилиндров 3 и 4 путем измерения изгиба пластины 5 посредством тензодатчика 6, образующего с компенсационным тензорезистором внутренний полумост, соединенный проводами с внешним полумостом вторичного прибора. Компенсационный тензорезистор (не показан) может быть установлен на внутренней поверхности цилиндра 4.Деформацию массива грунта, располо О женного выше слоя, в котором расположен анкер 2, регистрируют посредством прогибомера 17, соединенного с анкером 1 струной 18, пропущенной через обсадную трубу 19, заполненную консистентной смазкой. Вертикальное полное напряжение грун. 15 та на исследуемом горизонте регистрируют путем измерения изгиба мембраны 13, устроенной на анкере 1, посредством тензорезистора 14. Горизонтальное полное напряжение грунта на исследуемом горизонте регистрируют путем измерения изгиба мембраны 13, устроенной на анкере 2, посредством тензорезистора 14.Датчики давления в поровой жидкости, размещенные в анкерах 2 и 1 и представляющие собой мембраны 1 с наклеенными тен зорезисторами 12, позволяют регистрировать поровое давление в исследуемом слое 4грунта. По разности одновременно зарегистрированных величин порового давления можно оценить анизотропность грунта.Измерение температуры в исследуемом слое регистрируют путем измерения электрического сопротивления датчиков 15 температуры, устроенных в анкерахи 2. Так как терморезисторы устроены внутри анкеров, то появляется возможность регистрировать температуру самого устройства и учитывать влияние температурных напряжений и деформаций устройства как систематическую ошибку измерений.Измерение электрического сопротивления грунта между двумя анкерами 1 и 2 и с одновременной регистрацией расстояния между поверхностью грунта и устройства позволяет исследовать процессы промерзания и оттаивания грунта одновременно с регистрацией напряженно-деформированного состояния. Применение предлагаемого устройства позволяет одновременно определять деформационные характеристики физико- механических свойств грунта путем замера температуры, полного и порового давления грунта и учесть влияние этих природных факторов при определении деформации.ль Л.Верес ВНИИПпо13035,Филиал ПП Редактор М. Рачкулинец Заказ 688/27 Составит Техред И,Тираж 644 И Государствен делам изобрет осква, Ж - 35,Патент, г.е ПронинаКорректор М. ДПодписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная, 4 чик