Устройство для испытания грунта

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 11939643(22) Заявлено 20, 10,80 (21) 2994013/29-33 с присоединением заявки Мо Е 02 Р 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 3006.82(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА Изобретение относится к строительству, а именно к технике для определения деформационных и прочностных характеристик грунтов и может быть использовано при инженерноетроительных изысканиях.Известен прессиометр, включающий рабочую камеру с эластичной оболочкой и устройства для создания давления и контроля радиальных перемещений, образующихся при передаче на стенки скважины ступенчато-возрастающего давления (1.Наиболее близким к предлагаемому является зонд для испытания грунтов (наконечник для пенетрации грунтов), включающий штангу, связанную с полым секционным зондом, имеющим наконечник и датчики усилий, причем диаметр секций уменьшается сверху вниз. В процессе испытания производится погружение зонда в массив на задан-ную отметку и измерение нормального . давления грунта на соответствующих участках боковой поверхности ствола. Для определения характеристик грунтов используют результаты измерений величин изменения напряженного состояния в окружающем зонд массиве грунтапод воздействием расширения продавливаемой скважины расширяющимися от острия секциями ствола зонда с 2.5В данном устройстве имеется существенный недостаток, вытекающийиэ особенности напряженного сбстояния грунтовой среды при внедрениив нее зонда, без предварительноподготовленной скважины так называемого состояния безразЛичного равновесия, выраженного малой зависимостью удельного нормального давленийгрунта на внедряемое тело от размеров этого тела. Это явление имеетместо во всех случаях, если внедряемый в грунт зонд деформирует грунтна величину, большую некоторого относительного значения, свойственного данному грунту и геометрическимразмерам зонда. Отсюда малая разрешающая способность установки и, соответственно, низкая точность измерений,производимых при ее использовании.Цель изобретения - повышение точ.ности измерений.Поставленная цель достигается тем,что устройство для испытания грунта,включающее штангусвязанную с полымсекционным .зондом имеющим наконечник З 0 и датчики усилий, причем диаметрсекций уменьшается, сверху вниз,зонд снабжен эластичными прокладками,а также гильзой, размещенной в полос-ти зонда, каждая секция зонда имеетпродольные и разделяющие. секции поперечные прорези, в которых установлены эластичные прокладки, причемнаконечник выполнен в виде кольца с".:режущей кромкойНа фиг.1 изображена предлагаемаяустановка, общий вид; на фиг,2 - се Очение А-А на фиг.1; на фиг.3 - примеробработки результатов опыта.Установка имеет наконечник 1, выполненный в виде кольца радиусом г,с режущей кромкой, секционный зонд 152 с конической наружной поверхностьюи грунтоприемной полостью 3 изнутри,в которой размещена гильза 4 для приема в полость поступающего керна грунта, каждая секция зонда имеет прорезью5 вдоль образун)щей и тензорезисторы.б,размещенные на внутренней и наружнойповерхностях зонда 2, Тензореэисторыб защищены эпоксидным компаундом 7,Соединительные провода от тензорезисторов б к наземномуприбору (непоказан) размещены в канале 8. Установка закреплена на трубчатой штанге 9. Прорези 10, разделяющие секции ствола, заполнены резиновыми ЗОпрокладками 11, а между грунтоприемной гильзой 3 и внутренней поверхностью секций зонда 2 выполнен зазор 12, обеспечивающий деформациюствола,35Устройстно работает следующим образом,Погружают установку в грунт с .помощью трубчатой штанги 9 с забоя скважины, закрепленной обсадной 4 О трубой, При вдавливании установки в грунте образуется скважина радиусом г за счет поступления керна в грунтопрнемную полость 3 и одновременно - нагружение образовавшейся 45 скважины за счет внедрения в нее зонда 2, После. выдержки установки н грунте заданное время,с помощью тенэореэисторов б на основаниипредварительной тариронки определяют 5 величину образовавшегося на зонде 2 нормального давления Р, Р, Р соответственно и пределах каждой секции. Далее установку извлекают из скважины, заменяют наконечник 1 на 55 другой, имеющий меньшйй или больший начальный радиус режущей кромки(го)0, вновь погружают н исследуемый грунт и повторяют измерения с целью получения значений нормального давления Р 4, Р, Рб. Результаты испытаний выражают в виде,зависимости между относительным увеличением радиуса скважины О=(г -г,) /г (г; - радиус зонда 2 в пределах 1 секции) и образующимся нормальным давлением Р;, которая эквивалентна соответствующей зависимости, получаемой и результате прессиометрического испытания грунта. По этой зависимости вычисляют деформационныеи прочностные. характеристики грунта.Таким. образом, предлагаемая установКа превращает испытательный зонд нприбор для прессиометрического нагружения стенок скважины, что существенно расширяет воэможности методазондирования, В то же время с применением установки устраняются негативные факторы, сопутствующие обычному прессиометрическому опыту: воэможность обрушения скважины, зависимость результатон от качества обработки стенок скважины, большая продолжительность прессиометрическогоиспытания, вызванная поочереднымнагружением грунта ступенями давления, В установке достигается одновременное нагружение грунта различнымиступенями давления н пределах каждой секции зонда 2Экономический эффект от внедренияпредлагаемой установки нытекает изсопоставления стоимости испытаниязондированием (стоимость единичногоиспытания согласно сборнику цен 1)составляет 40-80 р,) и прессиометром (стоимость 150-300 р) ири практически равноценной информации, получаемой в результате опытон. Крометого, при испытании грунта установкой можно получить дополнительнуюинформацию о свойствах грунта послелабораторного испытания керна, поступающего в гильзу 4 грунтоприемнойполости 3, т.е. установка можетбыть использована также в качествепробоотборника,П р и м е р . Испытания элювиального суглинка на глубине 3 м .проводят установкой, имеющей трехсекционный ствол, радиус каждой из секций которого составляет г=32,г=34, г 3= 36 мм. Выполняют два опыта, включающие погружение установкин грунт вдавливанием со скростью0,1 м/мин и измерение нормальногодавления грунта на поверхность каждой секции после выдержки установкина заданной глубине в течение 24 ч.В первом опыте используют наконечник радиусом (г 0) =30 мм, во втором - (г) 1=25 мм. В результате испытаний йолучают значения нормального давления, соответствующие расширению скважины в пределах каждой изсекций г, г,), г от начального радиусаскважины (г) (первый опыт)и от (го)1 (второй опыт), выраженные в перемещениях (относительных).В таблице показаны результатыизмерений."о) "о Радиус наконечникаго мм Радиуссечения Относительноедавление наствол Р;, МПа Опыт 0,218 О, 303 0,376 О, 443 О, 49,8 0,546 0,067 0,133 32 34 30 36 0;2 0,28 32 0,36 34 25 2 0,44 36 Формула изобретения Обработку результатов. испытания (фиг.З) проводят .в соответствии с положениями ГОСТа 20276-74 13 и Инструкции ВИ-76 12) при,значениях коэффициента Пуассона)И,=О,З, корректирующего коэффициента К=З, коэффициента физической аниэотропни1= = 0,37, горизонтального природного давления 40 =0,05 МПа.Модуль деформации Е определяют в пределах от 60=0,05 до Р=0,218 МПа 63,50 к=К- =К - :З - - -Д-=7,6 ИПадР ьР 0 218-0 050 ьг дП. О 067 ф Для определения удельного сцепления с и угла внутреннего трения Ч вычисле- . ны значения радиусов кругов Мора К; 15 по формуле 2) Р = 21 -) п Ж+" Я )а значения наибольшего би наимень щего б,1 главных напряжений соответственно по формулам1 =Жм +Р 1)/2161=6-2 К;,45По вычисленным значениям строят круги напряжений Мора фиг,З), по ко Ф торым с применением метода наименьших квадратов получаютс= 0,034 МПа; Ч = 22 Установка для испытания грунта,включающая штангу, связанную с полым секционным зондом, имеющим наконечник и датчики условий, причем диаметр секций уменьшается сверху вниз,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что.с целью повышения точности измерений,зонд снабжен эластичными прокладками, а также гильзой, размещенной вполости зонда, каждая секция зондаимеет продольные и разделяющие секции поперечные прорези, в которыхустановлены эластичные прокладки,причем наконечник выполнен в видекольца с режущей кромкой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Грунты. Метод полевого определения модуля деформации прессмонометрами. ГОСТ 20276-74, М Изд-востандартов, 1975.2. Авторское свидетельство СССРР 568700, кл. Е 02 Р 1/00, 1977.Эаказ Тираж ИПИ Государстве по делам иэобре 035, Москва, ЖдписноеР 4/ Филиал ППП Патент, г, Ужгоро Проектная, 4 Редактор Н.Кешеля ого ний Р