Установка для исследования грунта ударно-вибрационным зондированием

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24,03.81 (21) 3265867/29-33с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 151082.Бюллетень Йо 38Дата опубликования Описания 1 Ы 082 311 М. К. з Е 02 О 1/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий72) Авторы изобретени 1) Заявитель сковский ордена Трудового Красного Знамологоразведочный ичститут им. Серго Ор(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТА УДАР ВИБРАЦИОННЫМ ЗОНДИРОВАНИЕМИзобретение относится к строительству, в частности к установкам для определения физико-механических свойств грунта путем ударно-вибрационного зондирования, и может быть использована при инженерно-геологических исследованиях.Известна установка для исследования строительных свойств грунта динамическим зондированием, включающая базовую машину с генератором, мачтой и вибромолотом, на котором закреплен зонд, состоящий из колонны штанг и конического наконечника., измерительное;приспособление. в виде рейки с электросопротивлением, взаимодействующей с ним щетки, жестко соединенной с зондом источника тока, а также индикатор 1Недостатками этой установки являются низкая производительность и ограниченная область как по глубине эон дировочных скважин, так и по проходи" мым породам. Это объясняется тем, что масса ударной части в процессе погружения зонда остается постоянной.Наиболее близким техническим решением к предлагаемой является установка, содержащая базовую машину с генератором, мачтой, на которой закреплена измерительная рейка с контактами, вибровозбудителем с жестко зак" репленной на нем контактной щеткой ударнымпатроном и колонной штанг с ко ническим наконечником. Контакты рейки и контактная щетка электрическим кабелем связаны с регистрирующим электроблоком 2).Основным недостатком укаэанной.установки для исследования грунта является снижение проиэводительности в процессе увеличения глубины скважины, что вызвано увеличением длины колонны штанг, являющейся проводником ударных импульсов от вибровозбудителя к конусу зонда. Ударная масса (масса вибровозбудителя) при этой конструкции установки остается постоянной в процессе зондирования, а энергия, идущая на преодоление сил сопротивления внедрению конического наконечника в грунт, с увеличением глубины зондировочиой скважины умень шается. Этим объясняется то обстоятельство, что .существующие установки для ударно-вибрационного зондирования позволяют зондировать грунты на глубину не более 15-20 м и в породах не свыше Щ категории крепости. ЗО Рост производительности и скоростизондирования из-за этого также ограничен.целью изобретения является повышение производительности и скоростизондирования, увеличение глубиныэондировочных скважин путемувеличения энергии удара за счет сниженияпотерь энергии в колонне штанг и увеличения массы ударной части.Поставленная цель достигается тем,что в. установке для исследования 1 Огрунта ударно-вибрационным зондированием, включающей базовую машину с генера 1 ором, мачтой, на которой закреплена измерительная рейка с контактами, вибровозбудителем .с жестко .5закрепленной на нем контактной щеткой, ударным патроном и колоннойштанг с коническим наконечником,причем контактная щетка и контакты рейки связаны электрическим кабелем срегистрирующим электроблоком, ударный патрон расположен непосредственно над коническим. наконечником внижней части колонны штанг, а верхняя часть колонны штанг жестко соеди 25вена с вибровозбудителем посредствомпереходного устройства.На чертеже представлена установка.Установка для исследования грунтаударно-вибрационным зондированиемвключает беэовую машину 1 с генератором, мачту 2, на которой закреплена измерительная рейка 3 с контактами 4, вибровозбудитель 5 с жесткозакрепленной на нем контактной щеткой б и колонной штанг 7, верхняя 35часть которой через переходное уст.- реф%ство 8 жестко соединена с виброъьзбудителем 5, а нижний, конец колонны штанг 7 соединен с ударником 9.ударного патрона 10, наковальня 11 . 4 Окоторого жестко связана с коническимнаконечником 12. Контакты 4 рейкй 3.и контактная щетка б электрическимкабелем 13 связаны с регистрирУющимэлектроблоком 14. 45Установка работает следующим образом.Конический наконечник .12 с ударный патроном 10, включающим наковальню 11 и ударник 9, колонной штанг 7,переходным устройством 8 и вибровозбудителем 5 устанавливают на точкузондирования. При этом контактйаящетка б находится на каком-либо контактЕ .4 Рейки 3 или в непосредственной близости от него.Выключателем запускается двигатель вибровозбудителя 5, затем замыкается цепь регистрирующего электроблока 14. Момент включения отмечается на ленте регистрирующего электроблока 14 поперечным штрихом.нб",мере погружения наконечника 12 вгрунт на ленте электроблока 14 чертитая прямая линия до тех пор, покащетка б вибровозбудителя 5 не кос нется следующего контакта 4 рейки 3.При замыкании щетки б с контактом 4 на ленте делается поперечный штрих, Штрих означает конец первого интервала и начало следующего. При замыкании щеткой б вибровозбудителя 5 следующего контакта 4 работа регистрирующего электроблока повторяется, т.е, на ленте делается штрих.При полном погружении колонны штанг 7 с коническим наконечником 12 и ударным патроном 10 в грунт щет-.ка б замыкается с последним, нижним .контактом и отключается питание от регистрирующего электроблока 10. Производится наращивание следующей штанги, после чего процесс повторяется.При это 4 на ленте Регистрирующего прибора 14 промежуток между штрихами.это время, на которое погружается конический наконечник 12 в грунт на определенную фиксированную глубину это. расстояние от одного контакта 4 до другого на измерительной рей ке 3. По специальным палеткам определяются характеристики в зависимости от времени погружения конического наконечника, т.е. скорости зондиро- .ц,анин.Процесс погружения наконечника .12 в грунт происходит следующим обра- .зом.КОлебания, создаваемЫе вибровозбудителем 5, передаются через переход" ное устройство 8, колонну штанг 7 в ударный патрон 10, гце преобразуются в удары. По находящемуся на забоезондировочной скважины наконечнику 12 через жестко связанную с нйм наковальню 11 ударного патрона 10 наносятся удары,Под действием ударной нагрузки наконечник 12 погружается в грунт.В начальный момент погружения .наконечника 12, когда глубина зондировочной скважины незначительная и упругостью колонны штанг 7 можно пренебречь, процесс ударно-вибрационногозондирования происходит следующим .образом,По жесткому находящемуся в грунтенаконечнику 2 с массой щнаносятсяудары ударнчком, имеющими массу а.Масса в - масса вибровозбудителя Впереходйого устройства .8 и колонны.штанг 7. Под воздействйем.удара наконечник 12 приобретает запас кинетической энергии, которая расходуетсяна преодоление сопротивлений грунтаВ дальнейшеМ с ростом глубины зондировочной скважины увеличивается длина колонны штанг 1, что, в свою очередь, приводит к увеличению массы в,Нри этом энергия удара, возрастает.Это ведет к повышению производитель"ности и скорости зондирования, а .также увеличению глубины,зондировочнойскважины и расширяет область испольУстановка для исследования грунта ударно-вибрационным зондировазования установки по зондируемьм груй- кием, включающая базовую машину с..там. ЭФфект повышения производитель- генератором, мачтрй, на которой за"ности и скорости объясняется тем, креплена измерительная рейка с кончто при нижнем расположении ударного тактами, вибровозбудителем с жесткопатрона 10 энергия удара передаетсязакрепленной на нем контактной щетнепосредственно на конический нако кой, ударным патроном и колоннойнечник 12. штанг с коническим наконечником,приИспользование установки для иссле- чем контактная щетка и контакты рей-.дования грунта вибрационным зондиро- ки связаны электрическим кабелемванием по сравнению с существующей с регистрирующим электроблоком,установкой повышает производительностьО о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,и скорость зондирования, расширяет с целью повыаения производительнос область применения ударно-вибрацион- ти и скорости зондирования, увеличе;ного.зондирования по проходимым грун- ния глубины зондировочных скважйнтам, ведет к росту возможных глубин .путем увеличения энергии удара эазондирования, позволяет в значитель" 15 счет снижения потерь энергии в колойной степени ускорить процесс ударно-. не штанг и увеличения массы ударнойвибрационнаго зондирования части, ударный патрон размещен в ниж, Суммарный экономический эффект ней части .колонны штанг непосредст"от внедрения установки для исследова- венно над коническим наконечником,ния грунта ударно-вибрационньм зонди- рО а верхняя часть колонны штанг жестрованием составляет 50 тыс.руб. в ко соединена с вибровозбудителемгод. посредством переходного устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,формула изобретения , 25 1. Авторское свидетельство СССР9 39469 кл. 6 01 й 3/48, 1971.2, Авторское свидетельство СССРВ 737559, кл. Е 02 О 1/00, 1976.966144 Составитель В.Латушкинедактор Л.Повхан ТехреД Е.Харитончик Коррект еренц ное 4/ илиал ПЛП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,7789/39 Тира ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж709 Под го комитета ССС и и открытий Раушская наб