Установка для определения механических характеристик грунта

(57) Иимонияизобныхпрочстик ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ ПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свиде1 ч. 1033634, кл, Е 02 ОАвторское свидейг 883238, кл. Е 02 О СТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА зобретение относится к строительству жет быть использовано для исследовамерзлых и оттаивающих грунтов. Цель ретения - расширение функциональвозможностей путем определения ностных и деформационных характеримерзлых и оттаивающих грунтов. Установка, содержащая лоток, силовую раму и штамп 10 с домкратом 12, снабжена срезными приспособлениями 14, прикрепленными к домкратам 13, опертым на дополнительные силовые рамы 2, установленные вдоль поперечных стенок лотка. Последние вы полнены из отдельных элементов 5, снабженных пластинами 9 со скошенной под углом 45 гранью, и установлены с воэможностью горизонтального перемещения. Каждое срезное приспособление 14 выполнено в виде усеченного диагональной плоскостью полого куба, в стенках которого имеются нагревательные элементы 15 и теплоизоляция 16. Штамп 10 снабжен нагревательным элементом 11, Пластины 9 служат для образования пазов при установке срезных приспособлений 14. Для замораживания образца грунта 3 установку помещают в морозильную камеру, 5 ил.210 ИзобретеНие относится к строительству и предназначено для определения деформационных и прочностных характеристик мерзлых и оттаивающих грунтов, используемых в основаниях сооружений, преимущественно глинистых и крупнообломочных с глинистым заполнителем.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем опреде-. ления прочностных и деформационных характеристик мерзлых и оттаивающих грунтов,На фиг.1 изображена установка, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез, на фиг,3 - подвижный элемент поперечной стенки лотка с пластинами и винтовыми упорами, вид сверху; на фиг.4 - то же, вид сбоку, на фиг.5 - фрагмент искусственно приготовленного грунтового образца в момент испытаний.Установка содержит силовые рамы 1 и 2, лоток для размещения образца грунта 3, состоящий из днища, продольных стенок 4 и поперечных стенок, выполненных из отдельных подвижных элементов 5, перемещаемых по направляющим 6, закрепленным на стойках 7 при помощи винтовых упоров 8 с ручным или механическим приводом не показано). К каждому подвижному элементу 5 поперечных стенок жестко прикреплены стальные пластины 9 со скошенной под углом 45 гранью. Для передачи сжимающей нагрузки на грунт 3 служат штамп 10 с нагревательным элементом 11 и домкрат 12; упертый в силовую раму 1. Для передачи на выступы массива грунта 3 сдвигающей нагрузки установлены опертые на силовые рамы 2 домкраты 13, каждый из которых соединен со срезным приспособлением 14, выполненным в виде усеченного диагональной плоскостью полого куба, в двойных стенках которого размещены нагревательные элементы 15 и теплоизоляция 16. В зависимости от целей испытания нагревательные элементы могут располагаться ввертикальных стенках куба. Для контроля температуры и давления установка оборудована термодатчиками 17 и датчиками 18 давления. Для замораживания образца грунта установку помещают в морозильную камеру 19,Установка работает следующим образом.По заданной программе в лотке установки формируют с послойным уплотнением и увлажнением образец грунта 3. Установку с образцом грунта помещают в морозильную камеру 19. Подвижные элементы 5 поперечных стенок при помощи винтовых упоров 8 приводят в исходное положение, при кото 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ром образутся сплошные поперечные стенки. Пластины 9 и внутреннюю поверхность поперечных стенок предварительно покрывают смазкой и слоем синтетической пленки. В зависимости от целей и задач испытаний в массив грунта в зоне предполагаемой чаши оттаивания устанавливаютнеобходимое количество термодатчиков 17 и датчиков 18 давления, а в зонах, непосредственно примыкающих к плоскостям сдвигов, - термодатчики 17. Датчики 18 давления и термодатчики 17 соединяют срегистрирующей аппаратурой и автоматическим командным устройством, например микропроцессором. В морозильной камере 19 создают необходимую отрицательную температуру для замораживания грунта. На подготовленную поверхность образца 3 устанавливают штамп 10 с нагревательным элементом 11 и домкратом 12. Верхний подвижный элемент 5 поперечных стенок с помощью винтовых упоров 8 и направляющих 6 перемещают в горизонтальном направлении до упорных стоек 7. Тем самым из мерзлого грунта извлекаются пластины 9, которые, благодаря применению смазки и слоя синтетической пленки, обрывающейся при перемещении пластин, не имеют сцепления с мерзлым грунтом, В верхней части мерзлого грунта с двух сторон образуется ряд вертикальных щелей, ограничивающих выступы, которые соединяются с грунтом лишь по одной плоскости, наклоненной к горизонтали под углом 45 О, В зависимости от задач испытаний на выступы грунта устанавливают один или несколько средних приспособлений 14, прикрепленных к домкратам 13.Для изучения деформационных характеристик оттаивающего грунта используют стандартную методику определения коэффициентов оттаивания и сжимаемости грунтов по величине относительной деформации, полученной по результатам испытаний штампом с нагревательным элементом под природным давлением и последующим уплотнением их ступенчатовоэрастающей нагрузкой. Дополнительно с помощью термодатчиков 17 и датчиков 18 давления, установленных на разных уровнях массива под штампом 10 для каждой ступени нагрузки, регистрируют температуру и давление в интересующей точке. С помощью автоматического командного устройства нагревательные элементы 15 и домкраты 13 с прикрепленными срезными приспособлениями 14 на плоскости сдвига создают температурный режим и давление, адекватные зафиксированным в какой-либо точке под штампом 10. Приложенное домк 1604917ратом 13 к плоскости сдвига вертикальное усилие разлагается на две составляющие: сдвигающую нагрузку ги нормальное к плоскости сдвига давление д, определяемые расчетом.Подошву ниши, образовавшейся в результате сдвига всех выступов верхнего ряда, тщательно выравнивают и зачищаат, создавая ровную горизонтальную поверхность, Перемещают в горизонтальном направлении второй сверху подвижный элемент 5 поперечных стенок, образуя тем самым втЬрой ряд выступов.Сдвиг последующих выступов образца грунта 3 осуществляют в количестве и при значениях температуры и давления в грунте в зависимости от программы испытаний.В процессе опыта регистрируются наряду с температурой и давлением прямым измерением линейные деформации сдвига, площадь сдвига, величины вертикальных усилий, создаваемых домкратами 12 и 13., Таким образом, в результате применения установки характеристики деформируемости и прочности мерзлых и оттаивающих грунтов одновременно определяются в условиях, близких к естественным, и в количестве, удовлетворяющем современные требования к прогнозу поведения сооружений на аналогичных основаниях,Формула изобретенияУстановка для определения механиче 5 ских характеристик грунта, включающаялоток для грунта с продольными и поперечными стенками и днищем, силовую раму сопорной балкой и штамп с нагрузочнымприспособлением,.о т л и ч а ю щ а я с я тем,10 что, с целью расширения функциональныхвозможностей путем определения прочностных и деформационных характеристикмерзлых и оттаивающих грунтов, она снабжена дополнительными силовыми рамами,15 установленными вдоль поперечных стеноклотка и поджатыми к ним домкратами сосрезными приспособлениями, каждое изкоторых выполнено в виде усеченного диагональной плоскостью полого куба с элек 20 тронагревателями и теплоизоляцией встенках, прикрепленного к домкрату горизонтальной стенкой, а штамп выполнен сэлектрообогревом, при этом поперечныестенки лотка выполнены иэ отдельныхэлементов, снабженных пластинами со ско 25 шенными под углом 45 гранями, установленными с возможностью горизонтальногоперемещения.1604917 фигЗ иг,Ф оставитель Г,Мартыноваехред М.Моргентал ктор В.Гирня дактор О.Го ач Заказ 3438 Тираж 541 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101