Способ исследования прочностных свойств грунта и устройство для его осуществления

ОЮЭ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИЩСПУБЛИН 01 М 3/24 ИСАЙ 30 И ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ институтСТНЫ Цель изобретен ности исследовании На фиг. 1 изоб для осуществления на фиг. 2 - разреышение точоител я исследоунтов ажено спосо А-Астройство общий в фиг. 1. ГОСУДЛРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНО Х СВОЙСТВ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области строительства, в частности к инженерно-геологическим исследованиям грунтов на стройплощадке. Цель изобретения - повышение точности исследований прочностных свойств грунтов. Способ заключается в том, что при испытаниях на плоский срез срезающую нагрузку первоначально прикладывают соосно нормальной, но с противоположным зна, ком. Затем срезающую нагрузку отклоняют от вертикали до тех пор, пока Изобретение относится кву, в частно сти к ме тодамния прочностных свойствнований. не произойдет срез. В момент срезазамеряют угол отклонения срезающейнагрузки от вертикали и выполняют характеристики прочности грунта,Для реализации способа известное устройство, включающее подвижную 9 и неподвижную 10 каретки, снабжают трапециевидной рамой 5, имеющей зубчатыйвенец 6 на верхнем ригеле. На концерамы установлен неподвижный блок 12,а на зубчатом венце - подвижный блок16 с шестернями, взаимодействующимис зубчатым венцом верхнего ригеля,Через блоки пропущена гибкая тяга 11,которая соединена посредством скобы 7 с подвижной кареткой 9. При испытаниях образец нагружают сначалавертикальной нормальной к плоскости среза нагрузкой, а затем при вертикальном положении скобы 7 нагрузкой, противоположной уже приложенной нормальной, Затем, перемещаяблок 16 по зубчатому ригелю, отклоняют скобу 7 от вертикали и фиксируют угол отклонения скобы от вертикали в момент среза. Меняя от опытак опыту соотношение нормальной исдвигающей нагрузок, определяют зависимость срезающей нагрузки от нормальной, а по,ней - характеристикипрочности по известным способам. 2 с.и 1 з.п. ф-лы, 2 илСпособ осуществляется следующим образом.На поверхность грунта устанавливают штамп с грунтозацепами, прикладывают к штампу вертикальное усилие Р, поддерживаемое постоянным на протяжении всего опыта, Величина Р при этом не должна превышать несущую способность основания штампа. После 10 стабилизации осадок к штампу прикладывают дополнительную силу Т, содсную Р, но обратную по направлению и составляющую, например, Т=1/ЗР. После стабилизации деформаций наклоном силы Т вокруг горизонтальной оси, проходящей в плоскости подошвы штампа (грунтозацепов), производят нагружение основания штампа касательной нагрузкой, измеряя при этом угол 20 Цотклонения Т от вертикали и горизонтальные смещения штампа. Определяют значение угла ф , при котором происходит сдвиг штампа.Затем опыт повторяют при других 25 значениях силы Т, например Т =2/ЗР, и определяют угол( .При необходимости опыт повторяют и раз, определяя для Т; (1=1,2, ;,и) соответствующие ф . 30По полученным данным определяют значения нормальных , и касательныхнапряжений при сдвигах штампа:Р-Т, созЖ35и Т; зпО 1 П где П - площадь штампа,и известными способами определяют изусловия прочности Кулона величиныудельного сцепления С и угла внутреннего трения 3,Устройство для исследования прочностных свойств грунта состоит из д 5 плоского основания 1, выполненного в виде стола с жестко закрепленной кареткой 2, связанной с подвижной плитой 3 посредством регулировочных винтов 4, и с трапециевидной рамой 5, выполненной в виде двух параллельных зубчатых мелкомодульных реек 6, расположенных параллельно основанию, а также из механизма создания наклонной нагрузки, выполненного в виде прямоугольной жесткой поворотной скобы 7, связанной шарнирно с осями 8 подвижной каретки штампа 9, лежащими на одной прямой плоскости среза и пе рпе ндикулярно на прав ле нию с ре з а образца 10 исследуемого грунта, и связанной посредством гибкой тяги 11 (тросика), перекинутой через блоки 12 и 13, с тарированным грузом 14. При этом блок 12 установлен неподвижно на упоре, а блок 13 выполнен в виде втулки, свободно вращающейся на валу с рукояткой 15 и шестернями 16, взаимодействующкчи с зубчатыми рейками 6 рамы, причем штамп 9 с верхней стороны оснащен горизонтальными направляющими 17, взаимодействующими через шариковые сепараторы 18 с направляюшими плиты 3, и шариковым упором 19, взаимодействующим через динамометр 20, проходящий через сквозную продольную прорезь 21 плиты 3, с дополнительным нагрузочным приспособлением создания вертикального постоянного усилия на штамп 9, а с нижней стороны оснащен грунтоэацепами 22.Приспособление создания вертикального постоянного усилия выполнено из Т-образной опоры 23, взаимодействующей с динамометром 20 и посредством жестких тяг 24 и перемычки 25 с тросиком 26, перекинутым через блок 27, жестко связанный с секторным рычагом 28, и подвешенным на нем тарированным грузом 29.Измерительные приспособления представляют собой деформометр 30,выполненный например, в виде индикатора часового типа с измерительной ножкой 31, упирающейся в торцовую поверхность штампа 9 навстречу направлению, среза грунта и паралпельно плоскости среза, и угломера (не показан) с делениями и стрелкой замера угла отклонения скобы рамы 7 от вертикали к плоскости среза.Устройство работает следующим образом.На основании 1 в каретку 2 устанавливают подготовленный образец 10 (монолит) грунта с верхней поверхностью, параллельной основанию, или жесткую обойму (ванну) с водонасыщенным песчано-глинистым или слабым илистым грунтом (не показано)., На поверхность грунта устанавливают подвижную каретку-штамп 9 с грунтозацепами 21 и шариковыми сепараторами 18, На штамп 9 через шириковый упор 19 и динамометр 20, проходящий через прорезь 21 плиты 3, прикладывают постоянное заданное для данной16098 при Р-Т созЩм2 ии по графику 50 разновидности грунта вертикальноеусилие Р путем наложения тарированныхгрузов 29. Плиту 3 посредством регу -лировочных винтов 4 прижимают направ 5ляющими к шариковым сепараторам 18штампа 9 и жестко фиксируют относительно каретки 2 основания. Скобу 7механизма создания наклонного усилияустанавливают в вертикальное положение и на навеску гибкой тяги 11 устанавливают тарированные грузы 14.Далее путем вращения рукоятки 15с валом и шестерни 1 б блок 13 перемещают по зубчатым рейкам 6 рамы 5. Приэтом скоба 7 отклоняется от вертикали на замеряемый угломером (не показан) угол .Поворот скобы 7 осуществляют доугла ф, при котором происходит сдвиг 20грунта грунтозацепамн 22 штампа 9,контролируемый деформометром 30. Уголф и усилие Т 1, при котором произошел сдвиг грунта, фиксируют и определяют параметры грунта: сопротивление 25грунта срезул Т 81 п 61при давленииР-Т,соз Ж 30Пгде П - площадь штампа,Далее после среза на монолит грунта создают снова постоянное вертикальное усилие Р н прикладывают после стабилизации осадки грунта подштампом в плоскости среза усилие Т,вектор которого поворачивают на уголй до среза грунта штампом в проектируемой плоскости, При фиксированном угле Ц) определяют расчетом параметры прочности грунтов:л, Тгз 1 п Ца6Е определяют удельное сцепление грунтаСО 1 Па) и угол его внутреннего трения8 (град).Изобретение позволяет определитьпрочностные характеристики грунта свысокой точностью. Производитель 58 бность труда по испытанию грунта методом поступательного среза повышается в .1,5 раза эа счет двукратногопроведения опыта на одном монолитегрунта. Формула изобре тения 1. Способ исследования прочностных свойств грунта, включающий предварительное уплотнение грунта нормальной к плоскости среза уплотняющей силой до условной стабилизации осадок, частичную разгрузку и последующий срез путем приложения касательной к плоскости среза нагрузки, отличающийсятем,что, с целью повышения точности исследований, разгрузку осуществляют приложением разгружающей силы в направлении, противоположном уплотняющей силе, а касательную нагрузку при срезе создают путем наклона разгружающей силы относительно уплотняющей силы при сохранении их величин.2. Устройство для исследования прочностных свойств грунта, включающее механизмы создания нормальной к плоскости среза и касательной силы, подвижную и неподвижную каретки, размещенные на основании, измерительные приспособления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности исследований, механизм создания касательной силы выполнен в виде трапециевидной рамы, закрепленной на основании, верхний ригель которой снабжен двумя блоками и выполнен в виде двух зубчатых реек с прорезью между ними, причем один из блоков выполнен с шестернями на торцах, связанными с зубьями реек, а другой установлен неподвижно, через блоки пропущена гибкая тяга, на одном конце имеющая грузовую площадку, а другим концом через скобу шарнирно связанная с подвижной кареткой.3. Устройство по и. 2, о т л и- чающее с я тем, что, с целью повышения равномерности распределения касательных напряжений в плоскости среза, подвижная каретка выполнена в виде штампа с грунтоэацепами, а неподвижная каретка - в виде лотка.1609858 оставитель Л. Рябченко ехред Л.Сердюкова Корре едакт Э,Лончакова еселовска ГКНТ ССС бинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 здательский Прои вен Заказ 3708НИИПИ Госуд Тираж 549ного комитета по иэобретени035, 11 осква, Ж, Раушска Подписноем и открытиямнаб., д, 4/5