Устройство для определения прочностных характеристик грунта

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1528862, кл. Е 02 О 1/00, 1987,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА(57) Использование: в области инженернойгеологии для определения механических характеристик грунта в массиве, Сущность;. Изобретение относитя к устройствам для экспресс-определения механических характеристик грунта в массиве при инженерных изысканиях в строительстве,В основном изобретении по а.с. М.1528862 устройство для определения прочностных характеристик грунта содержит опору с втулкой, трубчатый элемент, штангу с винтолопастным наконечником и рукояткой вращения, измерительное писпособление, кольцевой пригруз, измерительное приспособление выполнено в виде динамо- метра сжатия со сквозным центральным отверстием под штангу и размещено между верхним тоцом трубчатого элемента и опорным подшипником, а кольцевой пригруз жестко связан с трубчатым элементом, подвижно установленным во втулке опоры с возможностью фиксации от перемещения с . помощью прижимной гайки. устройство содержит сменные конические винтолопастные наконечники на штанге с ограничителем ее осевого перемещения относительно кольцевого пригруза или съемного кольца с калиброванными отверстиями, диаметрами, соответствующими диаметру основания наконечников, Наконечники имеют отличающиеся углы при вершине. Наконечники внедряют в грунт через калиброванное отверстие и затем осуществляют отрыв со срезом от поверхности массива грунтовой пробки через это отверстие. По измеренным усилиям и параметрам наконечников рассчитывают угол внутреннего трения и сцепление грунта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Винтолопастной наконечник известного устройства не позволяет производить через отверстие кольцевого пригруза "отрыв грунтовой пробки от поверхности массива, находящегося в двух известных напряженно-деформированных состояниях, чтобы с высокой точностью рассчитать прочностные характеристики грунта. Отрыв грунтовой пробки прежним наконечником от свободной непригруженной поверхности массива грунта приводит к срезу грунта по произвольной поверхности, расчет прочности грунта производятся поэмпирическим зависимостям, а глубина погружения в грунт винтолопастного наконечника контролируется визуально и неточно.Целью дополнительного изобретения является повышение точностй определения прочностых характеристик груйта за счет строгой ориентации поверхности среза,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Это достигается тем, что устройство дляопределения прочностных характеристик грунта по а.с. % 1528862 снабжено съемным кольцом, установленным в калиброванном отверстии, с внутренним диаметром меньшим диаметра отверстия и дополнительным сменным винтополостным наконечником с углом при вершине отличным от угла основного наконечника, при этом диаметр дополнительного наконечника равен диаметру основного наконечника и калиброванного отверстия или меньше диаметра основного наконечника и равен внутреннемудиаметру съемного кольца, а штанга снабжена ограничителем осевого перемещения винтолопастного наконечника относительно кольцевого пригруза и съемного кольца.Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 - общий вид устройства с кольцевым пригрузом и основным коническим винтолопастным наконечником; на фиг,2 - общий вид устройства с кольцевым пригрузом и сменным дополнительным коническим винтолопастным наконечником; на фиг,3 - общий вид устройство со съемным кольцом и сменным дополнительным коническим винтолопастным наконечником.Устройство для определения прочностных характеристик грунта содержит основной конический винтолопастной -наконечник 1 высотой Н 1 с углом р 1 привершине и диаметром О при основании, дополнительные сменные конические винтолопастные наконечники: наконечник 2 высотой Н 2, с углом 62 при вершине и диаметром О 2 = О 1 при основании и наконечник 3 с углом юз при вершине, высотой Нз = Н 1 и диаметром Оз при основании, соединяемые со штангой 4, снабженной рукояткой вращения 5, кольцевую опору 6, жестко соединенную посредством стоек 7 со втулкой 8, концентрично и подвижно установленной на трубчатом элементе 9 с рукояткой вращения 10 и прижимной гайкой 11, вращающейся на резьбовом участке - , трубчатого элемента 9 с возможностью взаимодействия с верхним торцом втулки 8.С трубчатым элементом 9 посредствомстоек 12 жестко соединен кольцевой пригруз 13 с калиброванным центральным отверстием диаметром 1 и съемным кольцом 14 диаметром 3, концентричноустанавливаемым на кольцевом пригрузе 13 болтами 15,Между пружиной гайкой 16 с рукояткойвращения 17, установленной на резьбовом участке штанги 4, и верхним торцом трубчатого элемента 9 установлен пружинный динамометр 18 с пружиной сжатия 19 и опорным подшипником 20, а также деформометр 21 в виде индикатора часового типа, ползун 22 которого снабжен пластинчатым тормозком 23 и взаимодействует с упором 24 динамометра. деформометр установлен на кронштейне 25 трубчатого элемента 9, Нижняя рабочая плоскость кольцевого пригруза 13 снабжена дугообразными зачистными ножами (на чертеже не показаны). Штанга 4 снабжена на нижнем конце тарельчатым плоским ограничителем 26 осевого перемещения винтолопастных наконечников 1, 2 и 3 относительно кольцевого пригруза 13 и съемного кольца 14.Устройство для определения прочностных характеристик грунта работает следующим образом.Кольцевую опору 6 устройства горизонтально устанавливают на подготовленную поверхность грунтового массива. Рукоятками 10 производят вращение через трубчатый элемент 9 кольцевого пригруза 13, и его зачистными ножами (на чертеже не показаны) производят зачистку поверхности грунта под опорной поверхностью кольцевого пригруза 13. Прижимной гайкой 11 взвешивают кольцевой пригруз 13 на контакте с поверхностью грунта, Вращением штанги 4 за рукоятки 5 ввинчивают конический винтолопастной наконечник 1 в грунт на его высоту Н 1 до упора ограничителя 26 штанги 4 в кольцевой пригруз 13, После этого навинчивают с помощью рукоятки вращения 17 прижимную гайку 16 до упора в шарикоподшипник 20 и, продолжая ее дальнейшее вращение, осуществляют осевое перемещение винтолопастного наконечника 1 вверх с отрывом со срезом от поверхности массива грунтовой пробки через каиброванное отверстие диаметром О 1 кольцевого пригруза 13, При этом усилие отрыва Р передается через опорный шарикоподшипник 20 на пружинный динамомметр 18, пружину сжатия 19, трубчатый элемент 9, втулку 8 и через стойки 7 на кольцевую опору 6, находящуюся вне зоны отрыва. Деформацию пружины сжатия 19 динамометра в момент отрыва грунтовой пробки регистрируют деформометром 21 и фиксируют с помощью пластинчатого, тормоза 23, взаимодействующего с ползуном 22 деформометра. С учетом тарировочной зависимости показания деформометра переводят в усилие Р 1 отрыва грунтовой пробки от поверхности массива винтолопастным наконечником 1, который очищают от грунта, снимают и заменяют винтолопастным наконечником 2. Устройство приводят в исходное положение и устанавливают рядом на новой подготовленной точке грунтового массива. Действуя анало1765297 45 50 55 гичным вышеуказанному способом, производят отрыв грунтовой пробки с глубины Н 2 винтолопастным наконечником 2 с угломр 2 при вершине и диаметром 02 = 01 основания и определяют параметр Р 2 усилия отрыва грунтовой пробки со срезом через калиброванное отверстие диаметром 01 в кольцевом пригрузе 13.Операцию по повторному отрыву грунтовой пробки от массива можно производить и следующим образом. После установки на новой точке устройства на кольцевом пригрузе устанавливают концентрично съемное кольцо 14 на болтах 15, а на штанге 4 устанавливают сменный винтолопастной наконечник 3 с углом при вершине р и диаметром основания Оз, равным диаметру отверстия съемного кольца 14, Действуя аналогичным вышеуказанному способом, производят отрыв грунтовой пробки с глубины Нз = Н 1 винтолопастным наконечником 3 и определяют параметр Рз и усилия отрыва грунтовой пробки со срезом через кабированное отверстие в съемном кольце 14.Угол внутреннего трения у (град) и удельное сцепление С (МПа) грунта в первом случае определяют по расчетной зависимости--С = 1 - т 9 0т 9 91/2, Н 1 01 100 ксоз 2 р 1/2-- 2С = 1 - 9т 9 2/2 Н 2 02 100 дР 2 2 с 2/а во втром случае - по расчетной зависимостиН 1 С =1 - тдО Щ р 1/2 О 1, 100 й2 Р 1 соз 2 р 1/2НзОз, 100 д2 Рз сов дЪ/2где Н 1, Н 2, Нз - глубина отрыва грунтовой пробки, см; 01, 02 и Оз - диаметр основания конических винтолопастных наконечников, см;у 1, а, рз - угол при вершине вйнтоло пастных наконечников, град.;Р 1, Р 2 и Рз - усилие отрыва грунтовыхпробок, Н.Предложенное устройство значительноупрощает расчет определяемых параметров 10 прочности грунта, так как позволяет при отрыве грунтовых пробок создавать в массиве различное контролируемое напряженно-деформированное состояние и строго фиксировать объем отрываемого грунта с 15 заданной глубины. Устройство особенно эффективно при исследовании плотных и мерзлых грунтов, может быть использовано при изучении прочностных характеристик строительных и дргуих материалов.20 Формула изобретения1. Устройство для определения прочностных характеристик грунта, по авт. св, М 1528862, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения 25 прочностных характеристик грунта за счетстрогой ориентации поверхности среза, оно снабжено съемным кольцом, установленным в калиброванном отверстии с внутренним диаметром, меньшим диаметра 30 отверстия и дополнительным сменным винтолопастным наконечником с углом при вершине отличным от угла основного наконечника, при этом диаметр дополнительного наконечника равен диаметру ос новного наконечника и калиброванногоотверстия или меньше диаметра основного наконечника и равен внутреннему диаметру съемного кольца.2. Устройство по п.1, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что штанга снабжена ограничителем осевого перемещения винтолопастного наконечника относительно кольцевого пригруза и съемного кольца.1765297Составитель Е. Хрусталев Редактор А. Бер Техред М.Моргентал Корректор О. Густ аказ 3359 Тираж 341 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10