Способ определения напряженного состояния массива грунта и устройство для его осуществления

(51)5 Е 02 и 1 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН.АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДа СТВЕННЫй НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И.ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР.(71) Бюро внедрения новых видов оснований и фундаментов Научно-иссле-. довательского института оснований и подземных .сооруженийим.Н.М.Герсеванова(5 б) Авторское свидетельство СССР 9 1067138, кл. Е 02 0 1/00, 1984.Авторское свидетельство СССР В 12391993 кло Е 02 П 1/00 р 1984 о (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к строительству, в частности к изучению напряженного состояния грунтов в массиве полевыми методами. Целью изобре 801643661 А 1 2тения является повьппение и упрощение измерений за счет снижения объема исследований. Полый цилиндр 1 задавливают в грунт.со свободной поверхности ипи со дна скважины. 11 ри этом отделяе" мый от массива объем грунта 7 попадает внутрь полого цилиндра 1, где вследствие увеличения диаметра верхнего участка 4 полого цилиндра 1 и возможности грунта свободно перемещаться, напряжения в нем падают до нуля, При помощи датчика 6 измеряют это падение напряжений путем регистрации изменения величины потока инфракрасного излучения грунта, пропорционального падению напряжения в отделенном объеме грунта. Напряжение, дейст- Е вующее в массиве грунта, оценивается по величине потока ИК-излучения регистрируемой датчиком 6 ИК"излучения ( в момент задавливания полого цилиндра 1 в грунт и рассчитывается по формулам 2 с.п Флы 4 ил.Изобретение относится к строительству, в частности к изучению напряженного состояния грунтов в массиве полевыми методами.Цель изобретения - повышение,точности и упрощение измерений за счет снижения объема исследований.На Фиг.1 изображено устройство для реализации способа, общий вид; на фиг.2 - то же, в момент задавливания в грунт; на Фиг.3 - схема тарирования датчика инфракрасного (ИК),излучения; на фиг.4 - график зависимости потока ИК-излучения от нагрузки.Устройство содержит полый цилфщр 1, который имеет коническую заточку внешней поверхности 2, а внутренняя полость - два участка 3 и 4 разного диаметра, разделенных кольцевым уступом 5. Участок 3 с меньшим диаметром расположен со стороны конической заточки 2. Длина участка 3 назначена в соответствии с соотношением: 1 О520 Ь,= 0,02-0,06 В, мм,25где Ь - длина участка с меньшим диаметром, мм;Р - диаметр участка полости состороны заточки, мм.Устройство также содержит,цатчик6 для определения напряженного состояния грунта, выполненный в виде приемника инфракрасного излучения и установленный на свободной поверхности отцеляемого массива 7 внутри полого 35илиндра 1 с возможностью перемещеия вдоль его оси. Провода от него выведены наружу через отверстие в цилиндре 1.Способ реализуют следующим образом.На свободной поверхности грунта 7,например в забое скважины, устанавливают штамп 8 с германиевым окном 9и датчиком 6 ИК-излучения, При помощи 45задавливающего устройства (не показано) создают на штамп известное давление, регистрируя при этом соответствующее изменение потока ИК-излучения, По полученным данным строят график тарировочной зависимости (фиг.4),Полый цилиндр 1 задавливают в грунтпри помощи домкрата (не показан) со .свободной поверхности нли со дна скважины, При этом отделяемый от массива 55объем грунта 7 попадает во внутрьполого цилиндра 1, где вследствие увеличения диаметра верхнего участка 4полого цилиндра 1 и возможности грунта свободно перемещаться, напряжения в нем падают до нуля. При помощи датчика 6 измеряют это падение напряжений путем регистрации изменения величины потока инфракрасного излучения грунта, пропорционального падению напряжения в отделенном объеме грунта.Площадь центральной части торцовой поверхности отделяемого объема, на которой регистрируют. инфракрасное излучение (площадь под датчиком), назначают в пределах 0,05-0,25 площади торцовой поверхности отделяемого массива.Напряжение, действующее в массиве грунта, оценивается по величине потока ИК-излучения, регистрируемой датчиком 6 ИК-излучения в момент задавливания полого цилиндра 1 в грунт 7 и рассчитывается по формуламф Чв25 = - при вертикальном задавлий Авании пологого цилиндра; И5 +б = -- при горизонтальном за . Адавлив анни,где 5, -вертикальная составляющаятензора напряжений, Ю 1 а;горизонтальная составляющая тензора напряжений,МИа 1плотность потока ИК-излучения соответственно пригоризонтальном и вертикальном задавливании,. Вт/м Гф В ЬИА = -- тарировочный коэффициентАПтермоупругости;5 Ю - изменение плотности потокаИК-излучения, Вт/м 1;П - изменение напряжения, действующего на грунт при тарировке,Положительный эффект от использования изобретения заключается в умень" шенин погрешности измерения фактических напряжений, действующих в массиве грунта.Способ и устройство пригодны для определения величины напряжений, действующих в массиве нескольких грунтов (за исключением пылевато-глинистых грунтов твердой консистенции) и Грунтов, имеющих частые включения крупных Фракций щебня, гальки, горной породы, а также водонасьпценных грунтов.5 64366Формула и з о б р е т ения 1. Способ определения напряженного состояния массива грунта, вклю 5 чающий образование в нем полости, приложение нагрузки, измерение параметров состояния грунта и определение напряжений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения измерений, предварительно производят приложение нагрузки к массиву грунта штампом с измерением инфракрасного излучения грунта и устанавливают зависимость величины этого излучения от нагрузки, а образование полости в массиве грунта производят путем внедрения в него полого цилиндра с образованием внутри цилиндра ограниченного объема грунта 20 со свободной торцовой поверхностью, в,процессе которого измеряют инфракрасное излучение грунта путем установки датчика на ценральной части 1торцовой поверхности ограниченного объема грунта, при этом отношение ее площади к площадй всей торцовой поверхности составляет 0,05-0,25, после чего по величине измеренного инфракрасного излучения с помощью предварительно установленной зависимостиего от нагрузки, определяют напряжение массива грунта. 2. Устройство для определения напряженного состояния массива грунта, включающее корпус с датчиком, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра с конической заточкой внешней поверхности на одном концеа полость имеет два участка разного диаметра, разделенных между собой плоским кольцевым уступом, причем участок с меньшим диаметром расположен со стороны конической заточки внешней поверхности, а длина этого участка назначена в соответствии с соотношением Ь=0,02-0,060, мм, где и - длина участка с меньшим диаметром, мм, Р - диаметр участка полости со стороны заточки, мм, при этом датчик выполнен в виде приемника инфракрасного излучения и размещен внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль центральной оси последнего.Тираж 407 Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 нат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1