Устройство для определения прочностных и деформационных характеристик грунта

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рц 998648 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ фУг(22) Заявлено 070581 (21) 3289019/29-33с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетИ)М Кп 3Е 02 Э 1/00 6 01 Н 3/24 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий53) УДК 620. 1. 05 т ф 539.385 (088. 8) Опубликовано 2302.83. Бюллетень Йо 7 Дата опубликования описания 230283.А.Тищенко Н .А. Цытович 72) Авторыизобретени 1) Заявите Московск ордена Трудового Красного троительный институт им,В бышева НИЯ ПРОЧНОСТНЫ ЕРИСТИК ГРУНТА) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРА ится инже о Из обре те нне отн ос к строительству,в частности к нерной геологии,Известна установка для определения прочностных и деформационных характеристик грунта в условиях пространственного напряженного состояния, включающая корпус, внешнюю и внутреннюю . рабочие камеры, приспособление для создания гидростатического давления," эластичную, внешнюю и внутреннюю обо-: лочки для образца грунта, матрицу штамп и подставку 1).Недостатком данной установки является невысокая точность определения прочностных и деформационных характе ристик грунта, обусловленная тем, что пустотелый образец не остается строг цилиндрическим в течение испытания из-эа сжимаемости воды, заполняющей рабочую камеру, а также трения торцов образца о поверхность пористых штампов, возникающего при развитии его боковых деформаций под нагрузкой. Боковые деформации грунта в большей сте. пени, чем н торцах, развиваются в средней по высоте части образца, при" чем при вертикальном сжатии возникает так называемый эффект бочкообраэования, обратный эФфект которому наблю- З 0 дается при обжатии образца внешним и внутренним боковым давлениемА также небольшой диапазон ее применения, так как она позволяет испытывать образцы грунта различной высоты вследствие того, что корпус и камеры установки приспособлены для испытания образцов только одной строго определенной высоты.Кроме того, установка не позволяет измерять величины бокового и порогово.го давлений и деформации сдвига дифференцированно, в нескольких уровнях по высоте Обраэца. Этим исключается возможность исследования в данной установке аиизотропных по высоте образцов грунта и проведение в ней испытаний,моделирующих,изменение нап" -ряженно-деформированного состояния в грунтовых массивах, например в оползневых склонах при переменном режиме грунтовых вод.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для определения прочностных и деформационных характеристик грунта, содержащее кольцевую грунтоприемную камеру с наружной эластичной оболочкой и штампами, нагрузочное, сдвигающее и измерительные приспособления 2, Известное устройство из-за неравномерного развития боковых деформацийпо высоте образца, что обусловленосжимаемостью воды в рабочей камере итрением торцовобразца о поверхностьверхнего и нижнего ребристых пористых 5цтампов, также не обеспечивает достаточно высокой точности определенияпрочностных и деформационных характеристик грунтов.Невелик и диапазон применения из- Овестного устройства. Так как оно непозволяет измерять величины боковогои порогового давлений, а также деформаций сдвига в нескольких уровнях повысоте образца, исключается возможность исследования в известном устройстве анизотропных и различных по высоте образцов грунта, а также проведение в нем испытаний, моделирующих нестационарное напряженно-деформи.орованное состояние грунтовых массивов, например оползневых склонов припеременном режиме грунтовых вод.Цель изобретения - повышение точности исследований и расширение функциональных возможностей.Цель достигается тем, что устройство для определения прочностных идеформационных характеристик грунта, содержащее кольцевую грунтоприемнуюкамеру с наружной эластичной оболочкой и штампами, нагрузочное, сдвигаю щее и измерительные приспособления,снабжено кольцами с гидравлическими камерами, кольцами с радиальными каналами, дисками и низкомодульными З 5 прокладками, при этом кольца с гидрав. лическими камерами и кольца с радиальными каналами установлены в порядке чередования на наружной эластичной оболочке, а диски размещены в полости 40 грунтоприеглной камеры попарно с низко- .модульными прокладками между ними.На фиг. 1 показано устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, горизонтальный разрез. 45Устройство содержит основание 1, крепящуюся в нем прижимным кольцом 2 наружную эластичную оболочку 3, в которую помещается полый цилиндрический образец грунта 4, устанавливаемый 5 О на нижний ребристый пористый штамп 5. Внутренняя полость образца грунта 4 заполенна покрытыми тонким слоем густого машинного масла цилиндрическими элементами б, каждый из которых состоит иэ двух жестких дисков 7 с низко- модульной прокладкой 8 между ними. На наружную эластичную оболочку 3 устанавливаются с зазором между собой кольца 9 с гидравлическими камерами 10 и бескамерные кольца 11 с проточками 12 по наружным цилиндрическим поверхностям с прокладками из эластич. ной резины 13, приклеенными к внутрен. ним цилиндрическим поверхностям, и радиальными каналами 14, После этого 65 эластичная оболочка 3 крепится в верхнем зажимном приспособлении 15. Устойчивость собранной рабочей камерыобеспечивается составными по высотестойками 16, крепящимися в основании1, и жестко закрепленной от перемещений пластиной 17. Количество колец 9и 11 рабочей камеры, а также длинасоставных по высоте стоек 16 выбирается в зависимости от высоты испыту -емого образца 4.К гидравлическим камерам 10 колец 9, заполненным дистиллированной,дегазированной водой, через каналы18 присоединены манометры 19 гидроаэро статического типа. К бескамерным"кольцам 11 с проточками 12 .крепятсяинварные проволоки 20 прогибомеров21. Радиальные каналы 14 предназначены для введения в образец грунта 4иглодатчиков, 22 манометров 23, измерявших паровое давление. Герметизацияконтакта иглодатчиков 22 с оболочкой3 обеспечивается за счет того, чтоэластичная оболочка 3 и резиноваяпрокладка 13, зажатые между образ -цом.4 и внутренней цилиндрическойповерхностью бескамерного кольца 11,деформируясь под воздействием бокового давления грунта, возникающего припередаче вертикальной нагрузки наобразец 4, плотно обжимают корпус 24иглодатчиков 22,Вертикальная нагрузка на образ,ецгрунта 4 передается через верхйийребристый пористый штамп 25 и центрируемый пластиной 17 шток 26 с шариком 27. Через систему 28 тросовтягового устройства и шкив 29 на образец грунта 4 передается крутящиймомент. Отверстие 30 с резьбой в основании 1 устройства предназначенодля присоединения, в случае необходимости, системы, создающей граничный гидравлический напор. Индикатор31 измеряет вертикальную деформациюобразца.Устройство работает следующимобразом.Через шарик 27, шток 26 и штамп 25к образцу грунта 4 прикладываетсяпервая ступень вертикальной нагрузки.Кольца 9 и 11, между которыми длясоздания зазора устанавливаютсяпрокладки за счет трения по цилиндрической поверхности, возникающеговследствие поперечного распора грунта, повисают на образце 4, дальнейшее загружение которого вертикальнойнагрузкой производится после удаления прокладок.Хесткие в поперечном направлениигидравлические кольца 9, бескамерные кольца 11 и цилиндрические элементы б не препятствуют свободнойвертикальной деформации образца грунта 4 за счет выбирания зазора междукольцами 9 и 11 и деформированиянизкомодульной прокладки 8, модуль деформаций которой на порядок и. более ниже, чем у грунтов.После стабилизации вертикальной деформации, Фиксируемой индикатором 31, к образцу грунта посредством 5 тросов 28 тягового устройства, шкива 29 штока 26 и верхнего ребристого штампа 25 прикладывается крутящий момент требуемой величины. Кольца 9 и 11, установленные с зазором, и сос-. 10 тавные, смазанные машинным маслом, цилиндрические элементы 6 не препятст. вуют,свободному развитию деформации сдвига, величина которой дифференцированно по всей высоте образца 4 из меряется прогибомерами 21. С момента приложения вертикальной нагрузки манометры 19 гидравлических колец 9 также дифференцированно ио всей высоте образца измеряют величину бокового давления, а манометры 23 посредством иглодатчиков 22, введенных в образец грунта 4 через радиальные каналы 14 колец 11, измеряют величину парового давления, 25Использование предлагаемого изобретения, за счет сохранения цилиндрической Формы образца в течение всего испытания позволяет повысить точность определения прочностных и деформационных характеристик грунтов.Кроме того, устройство позволяет испытывать анизотропные и различные по высоте образцы грунта и измерять величину бокового и парового давления, а также деформации сдвига дифференцированно, в нескольких уровнях по высоте образца. В устройстве могутвыполняться исследования, моделирующие нестационарное напряженно-деформированное состояние грунтовых массивов, например природных оползневыхсклонов при переменном режиме грунтовых вод. Формула изобретенияУстройство для определения прочно.тных и деформационных характеристикгрунта, содержащее кольцевую грунтоприемную камеру с наружной эластичнойоболочкой и штампами, нагрузочное,сдвигающее и измерительные приспособления, о т л и ч а. М щ е е с я тем,что, с целью повышения точности исследований и расширения функциональныхвозможностей, оно снабжено кольцамис гидравлическими камерами, кольцамис радиальными каналами, дисками инизкомодульными прокладками, при этомкольца с гидравлическими камерамиикольца с радиальными каналами установлены в порядке чередования на наружнойэластичной оболочке, а диски размещеныв полости грунтоприемной камеры попарно с низкомодульными прокладками между ними.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 319873, кл. 6 01 Н 3/08, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 99613, кл, 6 01 й 3/10, 19539986482 Тираж 671 Подписно Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4