Устройство для определения динамических характеристик грунта в скважине

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советски нСоциалистическихРеспублик 11 771334 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. з Е 21 С 39/00 Государственный комитет Опубликовано 15.10.80. Бюллетень38Дата опубликования описания 20.10.80но делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Уральский ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА В СКВАЖИНЕто Изобретение относится к инженерно-строительным изысканиям и используется для определения динамических характеристик грунтов, коэффициентов жесткости и демпфирования в полевых условиях.5 Известны устройства, предназначенные для определения коэффициентов жесткости и демпфирования под подошвой штампа, состоящие из штампа, установленного на поверхности грунта, вибратора инерционного действия и виброизмерительной аппаратуры 1. Определение коэффициентов жесткости и демпфирования производится по результатам обработки резонансной кривой системы штамп-грунтовое основание, полученной в результате исследований вынужденных колебаний такой системы. Кроме того, коэффициент жесткости грунта может быть получен независимо и в результате испытаний статической нагрузкой.Недостатком этого устройства является то, что оно имеет большой вес, не позволяет определять динамические характеристики грунта на глубине от отметки расположения подошвы фундамента без разрушения грунтового основания. Известно устройство для определения динамических характеристик грунта в скважине, включающее цилиндрический штамп с раздвижными сегментами и рычажной системой, винтовой домкрат и систему измерения деформаций 12.Недостатком этой установки является то, что она не позволяет определить коэффициент демпфирования грунта.Цель изобретения - обеспечение одновременного определения коэффициентов жесткости и демпфирования грунта путем учета различной частоты его колебаний.Цель достигается тем, что шток винтового домкрата выполнен полым и имеет вал с регулируемым дебалансом, размещенный внутри него, а рычажная система имеет стопор для фиксации положения штока домкрата.При этом раздвижные сегменты имеют округленные наружные поверхности.На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.Устройство состоит из трех основных узлов: цилиндрического штампа (А); винтового домкрата с полым штоком, внутри которого установлен вал с дебалансами (Б),двигателя с регулирурегулируемой скоростью враще- Затем включается двигатель, вращениекоторого с помощью гибкого вала 23 переЦилиндрический штамп (А) включает дается валу 20 с закрепленными на нем дераздвижные сегменты 1, расположенные вок- балансами 21, 22.руг корпуса и ох2 охваченные эластичной обо- Регулированием скорости вращения двилочкои, рычажную сист у," 3, систему состоящую из гателя производят динамические испытания5рычагов 4, 5, 6, шарнирно соединенных с упор- грунта в исследуемом диапазоне частот колеными фланцами 7, 8, 9. К фланцу 7 прикреп- баний. Параметры колебаний регистрируютсялена жесткая труба 10, в стенке верхней час- с помощью виброизмерительной аппаратуры.ти которой имеется резьбовое отверстие для По результатам опыта строятся амплитудстопорного винта 11, Внутри трубы 10 нахо- но-частотная и фазочастотная характерисдится шток 12. На трубе 10 закреплен диск тики системы цилиндрический штампгрунт, по которым, используя рассчитанныеВинтовой домкрат (Б) состоит из поло- на основе экспериментальных данных перего штока 12 с винтовой упорной резьбой в даточные функции динамической системы,верхнеи части, на котокотором жестко закрепле- вычисляются коэффициенты жесткости ины фланцы 8, 9 и установлен подвижный демпфирования грунта как функции частофланец 7, и муфты 14 с внутренней трубой 5 ты колебаний.и рычагами 15. Устройство необходимо тарировать дляД с бжен динамометром 16, ста- получения графика зависимости показанийДомкрат сна жен динамб ром давления 17 выполненным в динамометра 16 от давления, передаваемоилизатором даввиде пружины, и прогибомером 18 (устрой- го раздвижными сегментами уством для измерения лилинейных перемеще- скважины, и графика зависимости показа 20ний прогибомера 18 от радиальных перемений).в 1.Вн т и полого штока 12 на подшипниках щений раздвижных сегментов19 установлен продольный вал 20, на котором име ются подвижный 21 и неподвиж- женным в нем валом с дебалансами позвоные 22 дебалансы. Продольный вал 20 с де- ляет проводить динамические испыт рубалансами 21, 22 посредством гибкого вала 25 тов в скважинах с одновременным определе 23 соединен с двигателем (на фигурах не нием коэффициентов жесткости и демпфиропоказан). Для регистрации параметров ко- вания, что невозможно в известной установлебании в верхнеи и нижней чаней частях цилинд- ке для испытания грунтов давлением в сква(А) становлены вибро- жинах. Возможность динамических испытадатчики 24, на продольном валу 20 укреп- ний на различных глубинах без разрушениялен якорь 25, а на внутренней стенке пологогрунтового основания позволяет достоверштока 12 - датчик 26 амплитуды динами- нее определять динамические свойства грунческой силы. Вибродатчики 24 и датчик 26 тов, а значит и точнее прогнозировать повеамплитуды динамической сеской силы соединены с дение фундаментов и подземных сооруженийвиброизмерительнои аппарат ойб " ратурой (на чер- при динамических и сейсмических нагрузках.Устройство работает следующим обра. Устройство для определения динамических характеристик грунта в скважине,зом.Поворотом подвижного дебаланса 21 вок- включающее цилиндрический штам с рп азруг оси продольного вала 20 устанавливает- движными сегментами и рычажной системой,ся требуемая величина эксцентричного мо- винтовой домкрат и систему измерения де 40 формаций, отличающееся тем, что, с цельюЦилиндрический штамп (А) опускается в одновременного определения коэффициентовзаранее пробуренную скважину и устанав- жесткости и демпфирования грунта путемливается на заданной глубине с помощью учета различной частоты его колебаний, штокдиска-фиксатора 13. Вращением муфты 14 винтового домкрата выполнен полым и имеетс помощью рычагов 15 шток 12 перемещает- вал с регулируемым дебалансом, размещенся вверх относительно трубы 10, при этом ный внутри него, а рычажная система имеетпод действием рычажной системы, состоя- стопор для фиксации положения штока домщей из рычагов 4, 5, 6 и упорных флан- крата.цев 7, 8, 9, сегменты 1 раздвигаются, пере. Устройство по и. 1, отличающееся тем,мещаясь в радиальном направлении, созда- что,раздвижные сегменты имеют округленют нормальное статическое давление к по ные наружные поверхности.верхности ствола скважины, поддерживающееся постоянным под действием сжимающего усилия пружины стабилизатора 17,величина которого контролируется динамо- периментальное изуче и д "из чение взаимодействияметром 16. При заданной по программе ис- вертикально колеблющегося фундамента ипытаний ступени статического давления по- его основания, - Основания, фу д55, - Основания ф ндаментылый шток 12 винтового домкрата (Б) за- и механика грунтов,2, 1976, с. 15 - 19.крепляется неподвижно относительно тру. Авторское свидетельство СССбы 10 с помощью винтов-фиксаторов 11.534670, кл, б 01 Х 3/10, 1976 (прототип).Составитель Л. Березкина Редактор Г.Мозжечкова Техред К. Шуфрич Корректор Н. Стен Заказ 665445 Тираж 626 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4