Способ испытания образца грунта и устройство для его осуществления

(51)5 г, О бергеяев грунтовЛ.-М.; Итектуре1963, с. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Производственный и науцно-исследовательский институт по инженернымизысканиям в строительстве(56) Авторское свидетельство СССР1 746033, кл. Б 02 В 1 Л 0, 1978.Авторское свидетельство СССР11 73 у 178, кп. Б 02 в 1/02, 1978.Сипиди н В. 11, и др. Исследованиев условиях трехосного сжатиязд-во по строительству, архии строительным материалам,3.1-41,(54) СПОСОБ ИСПЬ 1 ТАНИЯ ОБРАЗЦА ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ 11 ЕСТВПБНИЯ (57) Изобретение относится к области строительства и может использоваться для исследования свойств мерзлых грунтов при оттаивании. Цель изобретения . повыюение тоцности испытаний и расширение функциональных возможностей за счет испытания оттаивающих мерзлых грунтов. В способе, вклюцающем оттаивание мерзлого образца грунта под нагрузкой с замером деформаций, предварительно образец мерзлого грунта помещают в незамерзающую жидкость и обжимают всесторонней нагрузкой. Оттаивание образца осуществляют с регу- аФ лируеной скоростью перемещения фронта оттаивания путем конвективного разогрева окружающей образец жидкости.3 1539658 4 догрева жидкости в резервуаре 11. 2 с.п. Ф-лы, 1 ил.1 Изобретение относится к строительству и может использоваться при инже-,нерно-геологических изысканиях для исследования Физико-механических свойств 30мерзлых грунтов при оттаивании.Цель изобретения - повышение точности испытаний и расширение функциональных возможностей эа счет испытания оттаивающих мерзлых грунтов,На чертеже изображено устройстводля осуществления способа.Устройство включает цилиндрическийкорпус 1 с размещенной внутри негоэластичной оболочкой 2 для образца 3мерзлого грунта с линзами и прослоями льда 1, верхний подвижный и нижнийнеподвижный пустотелые штампы 5 и б спористыми Фильтрами 7, приспособлениядля всестороннего обжатия, осевогонагружения и послойного оттаивания образца 3,Эластичная оболочка 2 герметичнозакреплена на штампах поСЪедством хомутов 8 и оснащена температурными дат чиками 9, размещенными по ее высоте,Иежду эластичной оболочкой 2 и образцом 3 размещены водопроводящие полоски дренажа 10 для отвода оттаивающейводы по трубке 11 в водоизмерительнуюемкость 12. Приспособление для послой,ного оттаивания образца состоит изтеплового элемента электронагревателя13, размещенного в резервуаре 1 ч, соУстройство для осуществления способа снабжено приспособлением для послойного оттаивания образца 3 в виде эле, ктронагревателя 13 в резервуаре 1 ч, температурными датчиками 9, размещенными в эластичной оболочке 2, и цент" ратором 19 в виде кольца с полусферической поверхностью, равной радиусу внутренней поверхности корпуса 1.Центратор 19 установлен на верхнемштампе 5, Резервуар 1 ч сообщен с внутренней полостью корпуса 1 в верхней части жестким, а в нижней - гибким каналами 15 и 16, Канал 16 соединен 115 с эластичной кольцевой перегородкой 17 с термоизолятором 18.Верхний штамп, 5 имеет центральные конусные углубления под измерительный шток индикатора27 и соединен с рамой 20 в единую 20 жесткую систему, колеблющуюся относительно центра рабочей поверхностиверхнего штампа 5. Образец 3 грунтав эластичной оболочке 2 устанавливаютмежду верхним и нижним штампами 5 иЬ, Полость корпуса 1 и резервуара 1 цзаполняют незамерзающей жидкостью 33.Напряженно-деформированное состояниегрунта моделируют путем создания осевой нагрузки навешиванием груза 32на раму 20 и создания отрицательногобокового давления - вакуума под эластичной оболочкой 2 за счет откачкивоздуха вакуумным насосом 28, Скоростьпослойного оттаивания регулируют путем погружения кольцевой перегородки17 сверху вниз вдоль образца 3 и регулирования температуры и времени пообщенном с внутренней полостью корпуса 1 в верхней части жестким, а в нижней части гибким каналами 15 и 16. Канал 16 соединен с эластичной кольцевой перегородкой 17 с термоизолятором18, установленной между образцом 3 ивнутренней поверхностью корпуса 1 свозможностью вертикального перемещения, На верхнем штампе 5 установленцентратор 19 в виде кольца с полусферической поверхностью радиусом К, равным радиусу внутренней поверхности .корпуса 1. Верхний штамп 5 соединен срамой 20 приспособления для осевогонагружения в единую, жесткую систему,колеблющуюся вокруг центра его рабочей поверхности. Эластичная кольце-,вая перегородка 17 снабжена стержнями21, регулирующими высоту ее подъема,проходящими через отверстия 22 центратора 19, за пределами рамы 20, Длязамера объемных деформаций служит индикатор 23, установленный на стойке2 ч, который жестко связан. с поплавком 25, размещенным в сосуде 26, сооб-,щающемся с внутренней полостью корпуса 1. Осевое перемещение образца 3контролируют индикатором 27, измерительная ложка которого установлена вцентральном конусном углублении верхнего штампа 5. Приспособление для осевого обжатия содержит вакуум-насос 28с ресивером 29 и манометром 30. Рама515396 20 имеет подвеску 31 для размещения груза 32 Внутренние полости корпуса1и сообщаюцихся с ней резервуара и сосуда 26 заполнены незамерзающей рабочей жидкостью 33 (спирт, солевой раствор).Способ с помощью устройства реализуют следующим образом.Цилиндрический образец 3 мерзлого грунта с возможными прослоями и линзани льда 4 помещают в эластичную оболочку 2, устанавливают вертикально между пористыми фильтрами 7 штампов 5 и 6, на которых герметично закрепляют оболочку 2 посредством хомутов 8. Вдоль образца 3 грунта укладывают водопроводяцие полоски дренажа 10 для отвода оттаявшей воды по трубке 11 в. водоизмерительнуюемкость 12, щ На образец 3 грунта в эластичной оболочке 2 надевают кольцевую перегородку 17 с гибким каналом 16 и с термоизолятором 18, скользящую своими эластичными деформируемыми торцовыми крамками между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1 и эластичной оболочкой 2 с образцом 3 грунта. На верхнем штампе 5 закрепляют центратор 19 посредством винтовых регули- З 0 рукщих стержней 21., кольцевую перегородку 17,с термоизолятором 18 выводят в верхнее положение и устанавливают на уровень первого оттаивающего слоя образца 3 грунта. В корпус 1 наливают незамерзаюцую жидкость 33 (солевой раствор, спирт и пр,), охлажденную до моделируемой температуры, например, температуры естественного залегания образца в грунтовых условиях, для 40 чего исследования проводят в холодильной. камере или вблизи непосредственного отбора образца грунта, Уровень незамерзающей жидкости в корпусе 1 должен находиться выше канала 15 ре зервуара 14 и по закону сообщающихся сосудов совпадает с уровнем жидкости в сосуде 26 с поплавком 25, жестко связанным с индикатором 23 замера объемных деформаций образца. грунта,Напряженно-деформированное состоя, ние (НДС) грунта в образце (в том числе и НДС в естественных условиях егозалегания в массиве) моделируют путемсоздания осевой нагрузки за счет навешивания на жесткую раму 20 тариро"ванного груза 32 с замером осредненных показаний осевой деформации образ- .ца 3 грунта индика гором 27 и создания 586отрицательного бокового давления - вакуума под эластичной оболочкой 2 за счет откачки воздуха вакуум-насосом 28 через ресивер 29 с манометром 30. Послойное оттаивание образца 3 мерзлого грунта под всесторонней модели-, руемой нагрузкой производят с регулируемой скоростью путем послойного конвективного разогрева омывающей образец жидкости 33, находящейся над кольцевой перегородкой 17 и поступающей по гибкому каналу 16 в резервуар 14 с электронагревателем 13 и от него через канал 15 в открытый корпус 1. Скорость послойного оттаивания образца грунта регулируют путем погружения кольцевой перегородки 17 сверху вйиз вдоль образца 3 и за счет регулирования температуры и времени подогрева жидкости в резервуар 14, С помощью температурных датчиков 9 следят за скоростью перемещения плоскопараллель 1 ного фронта "нулевой" изотермы так, чтобы она не превышала скорости суммарной осадки . образца грунта при оттаивании, Вертикальное деформирование образца грунта под осевой нагрузкой ведут путем отслеживания подвижным верхним штампом 5, жестко связанным через раму 20 с тарированным грузом 32, неравномерных осадок оттаивающего по высоте образца 3 за счет вытаивания линз и прослоев льда 4.Предложенный способ позволяет существенно повысить качество и точность испытаний, так как наиболее полно моделирует НДС и работу оттаивающего основания под сооружением. Формула изобретения 1. Способ испытания образца грунта, включающий приложение к образцугрунта в мерзлом состоянии нагрузки,оттаивание его и замер деформаций приоттаивании, о т л и ч а ю щ и й с ятеЮ, что, с целью повышения точностииспытаний, предварительно образецмерзлого грунта помещают в незамерзающую жидкость с температурой, соответствующей натурным условиям, и обжимаютвсесторонней нагрузкой, а оттаиваниеобразца осуществляют под этой нагрузкой с регулируемой скоростью перемещения фронта оттаивания путем конвективного разогрева окружающей образец жидКости,1539658 Составитель Г. МартыноваТехред И.ходаБич , Корректор С, Иекмар Редактор И, Циткина Заказ 21 ч Тирзж 503 ПодписноеВЛИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113935, Носква, Ж, Раушская наб д. Й/5 Производственн )-издательский комбинат Патент", г,ужгород, ул.Гагарина, 101 2. Устройство для испытания образца грунта, включающее цилиндрический корпус с размещенной внутри него ,эластичной оболочкой для образца грунта, нижний неподвижный и верхний подвижный пустотелые штампы с пористыми фильтрами и дренажем, приспособления для всестороннего обжатия с вакуум"насосом и ресивером и осевого нагружения в виде жесткой рамы с тарированным грузом, манометр и индикаторы для измерения деформаций, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей за счет испытания оттаивающих мерзлых грунтов, оно снаЬжено приспособлением для послойного оттаивания образца грунта, температурными датчиками, размещенными в эластичной оболочке по ее высоте, и центратором в виде кольца с полусферической поверхностью, установленного на верхнем штампе, выполненном с центральным конусным углублением под измерительныйшток индикатора и соединенном с рамойприспособления для осевого нагружения в единую жесткую систему, установленную с воэможностью свободного колеЬания относительно центра рабочей поверхности верхнего штампа, при этомприспособление для послойного оттаивания образца грунта, выполнено в видетеплового элемента, размещенного в резервуаре, сообщенном с внутренней полостью корпуса в верхней его частижестким каналом, а в нижней - гибким,соединенным с эластичной кольцевой перегородкой с термоизолятором, установленной внутри корпуса с воэможностьюпродольного перемещения, причем радиус полусФеры поверхности центратораравен внутреннему радиусу корпуса, авнутренние полости корпуса и резервуара с тепловым элементом заполненынезамерзающей жидкостью.