Прибор для испытания грунтов

(19) 01 М 308,Е 1/00 5 е относится к исследовани деформационных свойст 11) 4912118/33 2) 19.02,91 6) 30.08,93, Бюл. М 32 5) Г.Г.Болдырев и В.В.Власов 6) Оеотесппса Теэбп 9 Лоогпа, Чог, 9, М , 1986, рр, 10-19,Авторское свидетельство СССР 1185170, кл. 6 01 М 3/08, 1985.Авторское свидетельство СССР1073372, кл. Е 02 О 1/00, 1982, 4) ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ 7) Использование: в строительстве для иседования прочностных и деформационых свойств грунтов. Сущность обретения; прибор содержит корпус из емных плит 1 и йодвижных штампов-элекодов 2 со штоками 3. Электрореологичеая жидкость 7 заполняет всю систему из и очностных и Изобретени юв г унтовЦель изобретения - повышение точноси определения прочностных и деформацон н ых свойств грунтов.На фиг. 1 приведена схема предлагаем го прибора; на фиг. 2 - сечение А - А на ф г.1.Прибор содержит корпус, состоящий из стремных плит 1, связанных друг с другом в у 1 лах болтами (не показаны), подвижных штампов-электродов 2 с укрепленными в ц нтральных полостях-отверстиях полымитоками 3, соединенными между собой пас едством трубопровода 4 с выходом нагнет тельного насоса 5 и входом р дукционного клапана 6 постоянного давл ния, Электропроводящий раствор 7 являполых штоков 3, трубопровода 4 и бака 8. Поролоновая рубашка 9 предотвращает излишние протечки антифрикционной смазки- покрытия вмоменты ее наибольшей текучести при нагружении образца грунта 10. Штампы 2 являются одновременно электродами, они электрически соединены между собой и с первым выходом управляющего высоковольтного усилителя 11. Второй выход управляющего высоковольтного усилителя 11 соединен с электродами 12, в качестве которых используются верхние слои образцов грунта, пропитанные электропроводящим раствором. Прибор использует твердотекучее состояние электрореологической жидкости 7. 2 з.п, флы,2 ил. ется антифрикцион ной смазкой-покрытием и заполняет всю гидросистему из полых штоков 3, трубопровода 4 и блока 8. Оболоч- а ка в виде поролоновой рубашки 9 предотв- СО ращает излишйие протечкир антифрикционной смазки в моменты ее наибольшей текучести при нагружении образца грунта 10. Штампы 2 являются одновременно электродами, они электрически соединены между собой.и с первым вы- СеО ходом управляющего высоковольтного , усилителе (УВВУы 1) 11. Второе выход УВ. )3 вВУМ 11 соединен электрически с электрода- э ми 12, в качестве которых используются верхние слои образцов грунта, пропитанные электропроводящим раствором, Измерители 13 и 14 предназначены для измерения боковых деформаций образца грунта при нагружении, а 15, 16 - для изме 1837198рения вертикальных деформаций. Выход измерителя 14 соединен со входом блока масштабирования (БМ) 17, выход которого соединен со входом УВВУМ 11. В качестве электропроводящего раствора используют электрореологическую жидкость.Прибор работает следующим образом.Через полые штоки 3 электрореологическая жидкость 7 подается по трубопроводу 4 насосом 5 из бака 8. Редукционный клапан 6 поддерживает в гидросистеме давление питания, обеспечивэющее рэстекэние анти.фрикционной смазки-покрытия по всей поверхности штэмпа, соответствующей поверхности ненагруженного образца (положениеграницы образца на фиг, 2). Верхние слои образца грунта 10 пропитаны электропроводящим рэствором и вместе с электродами-штампэми 2 образуют межэлектродный промежуток(МЭП), который до нагружения заполняется электрореологической жидкостью 7. Давление от насоса 5 незначительно превышает атмосферное, что устанавливается настройкой редукционного клапана 6, Именно поэтому для герметичности достаточно поролоновой рубэшки9, Перед нэгрукением нэ электроды 2 и 12 подается высокое напряжение в несколькокВ от УВВУМ, что задается сигналом Чз напрямом входе, В силу специфики работыэлектрореологических жидкостей в электростатическом поле антифрикционная смазкапокрытие в МЭП зэтвердевает и становится частью штампов 2 с площадью сечения, соответствующей испытуемому образцу 10. В трубопроводе 4 дэвление жидкости остается первоначальным, что создает более стэбил ьное "твердое" состояние злектровязкой жидкости в МЭП, Описанное состояние является перед нагружением исходным.Второй этап работы прибора начинается с момента нагружения, когда к штокам 3 5 10 15 20 25303540 45 50 55 прикладывается статическое усилие Рст С .ростом нагружения форма образца 10 видоизменяется; из цилиндрической становится бочкообразной. Боковые деформэции измеряются измерителями 13 и 14, установленными на корпусе 1, чувствительные элементы измерителей контактируют с обрэзцом 10, Перемещение измерительного чувствительного элемента измерителя 14 преобразуется БМ 17 в напряжение, пропорциональное величине боковой деформации. Измеритель 14 может быть установлен нэ любой высоте образца 10, однако середина высоты является оптимальной: боковая деформация максимальна, что способствует увеличению чувствительности. Рост боковых деформаций при нагружении приводит к росту выходного напряжения нэ выходе БМ 17. которое подается на инверсный вход УВУМ 11. При этом выходное напряжение УВВУМ 11 уменьшается, что ведет к снижению напряженности электростатического поля в МЭП. Электрореологическэя жидкость 7 в МЭП становится из "твердой" более "мягкой" и начинает "течь", В силу симметрии подачи жидкости под штампы 2 наблюдается строго симметричное радиальное течение жидкой смазки-покрытия под штампами 2 (фиг. 2), которое создает идеальное условие для эффекта "расширяющегося штампа", Это создает условия при которых касательные напряжения на поверхности образца грунтэ будут полностью отсутствовэть; каждая точка поверхности образца грунта будет смещаться в радиальном направлении не вдоль отстающих по фазе перемещения резиновых прокладок или смэзок (в известных решениях), а вместе с точками, как бы "расширяющегося" полужидкого "штампа" - электрореологической жидкости 7. Поэтому точность измерения продольных смещений образца (измеритель 15 и 16), а вместе с ними и прочностных деформационных характеристик грунта возрастут. Режимы нагружения и диапазоны нагрузок выбираются таким образом, что вязкость электрореологической жидкости 7 снизится от снижения напряжения от УВВУМ 11 незначительно, вполне достаточно, чтобы "потечь" под новый рэзмер образца для сохранения его цилиндричности, но недостаточно, чтобы протечь совсем из поролоновой рубашки 9. В любом случае насос 5 обеспечит подпитку достаточного количества жидкости в трубопровод из бака 8.Преимущества изобретения по сравнению с известным (3) заключаются в следующем; повышается точность и достоверность измерения прочностных и деформэционных характериСтик грунта, э также облегчается начальная юстировкэ прибора за счет некритичности к перекосам штампов и настройка "жесткости" смэзок-покрытий в зависимости от типа электрореологических жидкостей 7 в МЭП: нужно всего лишь подобрать правильно начальное напряжение Чз УВВУМ 11, Кроме того, упрощается обработка полученной информации.Формула изобретения 1, Прибор. для испытания грунтов, содержащий корпус, выполненный из сьемных плит с пазами для штоков поршней, штампы с антифрикционным покрытием на поверхности и с полостями, нагрузочные приспособления и измерители боковой иертикальной деформации образца грунта,т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения прочно 1 стных и деформационных свойств грунтов, прибор снабжен управляющим высоковоль ,тным усилителем мощности, и емкостью для 1 реологической жидкости с гидравлическим насосом и редукционным клапаном, а штам:пы выполнены,в виде электродов и имеют по центру сквозные отверстия, в которых 10 ,установлены полые штоки, соединенные по:средством трубопроводов между собой и с ,входом редукционного клапана и выходом ,.гидравлического насоса для нагнетания :электрореологической жидкости, служащей 15 ;:антифрикционным покрытием штампов, ,при этом управляющий высоковольтный усилитель мощности имеет два выхода для соединения соответственно со штампами- электродами и примыкающим к ним слоем испытуемого грунта, пропитанного электро- проводящим раствором.2. Прибор по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен блоком масштабирования, причем выход измерителя боковой деформации образца грунта соединен с входом блока масштабирования, выход которого соединен с инверсным входом управляющего высоковольтного усилителя мощности, прямой вход которого является задающим,ЗПриоор по и, 1, отл ича ю щийся тем, что он снабжен оболочкой для образца в виде поролоновой рубашки, контактирующей торцами со штампами-электродами., ул.Гагарина, 1 аказ 2861 ВНИИПИ Гасу Составитель Г,МартыновТехред М.Моргентал Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5