Устройство для исследования свойств грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН З(Я) Е В 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Украинский институт инженеровводного хозяйства(56) 1, Авторское свидетельство СССРР 939637, кл. Е 02 Р 1/00, 1979,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ.ИССЛЕДОВАНИЯСВОЙСТВ. ГРУНТА по авт.св. Р 939637,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,.ЯО 1011778 А с целью повышения достоверности измерений, измерительное приспособление снабжено блоком моделированиясилы внедрения штампа в исследуемыйгрунт, выполненным в виде верхнего инижнего основания, установленногона верхнем из них дифференциальнотрансформаторного датчика с сердечником,. размещенных на нижнем основании воздушных демпферов, соединенныхкоромыслом, пропущенного через верхнее основание штока, соединенного ссердечником и коромыслом, размещенной между нижним основанием и коромыслом тарированной пружины сжатия.35 Изобретение .относится к строительству, к устройствам для исследования физико-механических свойств грунта,и может быть использовано для моделирования условий естественного залегания грунта. 5По основному авт.св, В 939637 известно устройство для исследования свойств грунта, включающее корпус, основную и дополнительную кольцевые камеры для грунта, центробежную уста 10 новку, электромагнитную катушку с якорем и ударником, измерительное приспособление, выполненное в виде трех цилиндрических металлических обкладок, образующих емкостные электрические элементы, причем две обкладки установлены по стенкам камер для грунта, а третья - на ударнике 1 ).Недостаток известного устройствазаключается в том, что силу воздействия штампа на исследуемый грунт не измеряют, а определяют расчетным путем, при этом поскольку пенетрометр шарнирно прикреплен.к коромыслу центробежной установки и при ее работе отклоняется по направлениям равнодействующей центробежной силы и силы тяжести Земли, изменяя угол относительно коромысла в пределах от 90 до О, полный радиус вращения пенетрометра в каждый момент времени вычисляют приближенно, что вносит погрешность в определение силы внедрения штампа ударника в грунт и в конечном счете влияет на точность определения прочности грунта.Целью изобретения является повышение достоверности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для исследования свойств .грунта измерительное 40приспособление снабжено блоком мо:делирования силы внедрения штампа в исследуемый грунт, выполненным в виде верхнего и нижнего основания, установленного на верхнем из них 45 диФференциально-трансформаторного датчика с сердечником, размещенныхна нижнем основании воздушных демп" феров, соединенных коромыслом, пропущенного через верхнее основание штока, соединенного с сердечником икоррмыслом, размещенной между нижнимоснованием и коромыслом тарированной пружины сжатия.На фиг.1 показан пенетрометр, общий вид; на фиг.2 - электрическая .схема измерительного приспособления пенетрометра для определения плотности и прочности грунтов; на фиг.З схема включения и отключения электромагнита постоянного тока 1 на фиг.4 - 60 схема блока моделирования силы внедрения штампа в исследуемый грунт.Описываемое устройство состоит из рентробежндй установки, (не показана) корпуса пенетрометра 1, закрыто 165 го крышкой 2. В нижнем отсеке корпу" са 1 размещен блок моделирования силы внедрения штампа в исследуемый грунт, состоящий из работающей на сжатие цилиндрической тарированной пружины З,.предназначенного для. успокоения колебаний подвижной части блока, воздушных демпферов 4, коромысла 5, навинченного на шток 6 и опертого своим основанием на пружину 3, ферромагнитного сердечника 7, корректора 8 и дифференциально-трансформаторного датчика 9.В верхнем отсеке корпуса расположены обкладки 10 и 11 цилиндрического емкостного элемента, образующие конденсатор с электрической емкостью С. В свою очередь обкладка 11 совместно с обкладкой 12, запрессованной на боковой поверхности ударника 13, образует конденсатор с электрической емкостью Св ударник 13.через якорь 14 удерживают в .исходном сбстоянии электромагнитом постоянного тока 15. Нижняя часть ударника 13 представляет собой штамп 16.Обкладка 10 с натягом одета на стакан 17, а обкладка 11 запрессована в цилиндр 18, который совместно со стаканом 17 представляет собой опору для крышки 19, .прижатой крышкой 20. Внутренняя камера представляет собой стакан 21, закрывающийся крышкой 22. Исследуемый грунт 23 находится одновременно во внутренней цилиндрической 24 и наружной кольцевой камерах 25. Обкладки 11 и 12 разделены слюдяным изолятором 26. Обкладки 10 и 11 имеют выход на измерительный мост переменного тока Рчерез винты 27 й 28, Обкладки 11 и 12 имеют выход на второй измерительный мост через винты 28 и 29. Две кнопки с самовознратом 30 с одними замыкающими и одними размыкающими контактами встроены по торцу каркаса электромагнита 15 так, что когда якорь 14 притянут электромагнитом, происходит нажатие им кнопок.Каркас катушки электромагнита постоянного тока 15 в свою очередь прикреплен к днищу крышки 31. Фланец 32 крепится к крышке 33, на которую навинчена крышка 34, предохраняющая выводы обкладок, а также клеммы 35 подвода питания к катушке электромагнита. В нижней части корпуса 1 установлены верхнее 36 и нижнее 37 основания.Работа устройства для исследования свойств грунта заключается в следующем.Перед испытанием осуществляют тарирование пенетрометра, Для того, чтобы сила воздействия на пружину 3 подвижной системы блока (состоящей из ферромагнитного сердечника 7,1011778 Р.=чаю 1 4 штока б ко омысла 5р сла 5, корректора 8, ны Ф связана с действующей силойс учетом трения в возвоздушных демпфе- определяющей эту деформацию по Формурах 4) всегда была равна силе внед- ле рения штампа ударника в исследуемый ас г рунт, при работе центробежной устаспВ новки необходимым условием этого 5 1111 является строгое соотношение их масс, г е При изготовлении пенетрометра з т где п=оопэ - число витков пружимассу, ударника известной величиной, ныс Массу же .подвижной системы блока, Эп=оооз - диаметр пружины исходя из этого, определяют экспери Й= сои - . модуль Упругости ментальным путем следующим образом, втоРого рода; Выбранную для работы в пенетро 3: сопэФ. - диаметр витка пружйметре пружину 13 предварительно одены. вают на штамп ударника. При этом Подставив из выражения (3) значенижний конец ее пираеся на . ние в выражение (2) получим что У 15с 22, а верхний " на корпус ударника ОР Р 1 3. Пенетрометр крепят к корОмысЛУу пи центробежной установки, ключ К схемы а+. ) питания электромагнита 15 (фиг, 3) Или, исходя из того, что сила воэдей" разомкнут. Задавая различную скорость ствия подвижной системы с- всегда раввращения центробежной установке, на силе г внедрения штампа ударнификсируют величины результирующего ка в грунт,с центробежно-гравитационного Ускорения и соответствующие им величины(й2 / деформации пружины, которые опреде- Т ляют по вели о величине электрической емкосТаким образом, блок измерительноти С 8 конденсатора С по ормулего приспособления (фиг. 4) измеряетр, ф РМУ е силу внедрения. штампа ударника в,ЕР 1- грунт по величине напряжения на втоП 1))ричной обмотке дифференциально-транс-. Ь 2 портного датчика.Так как прочность грунта определя . ется работой, затраченной на внедрегде :сопз - диэлектрическая прони-ние в него жесткого штампа, а измеря-. цаемость диэлектрика, емая величина силы внедрения штампа расположенного между ударника в грунт Рсойэ 1 для каждо- . обкладками 11 и 121 З 5 го момента временито прочность исвеличина перекрытия . следуемого грунта определяется лишь обкладок, равная величи- глубиной внедрения в него штампа 16 не есе деформации пружи- а следовательно, измеренной величинойны сР; электрической емкости конденсатора Э=Ц) С ;. Шкалы измерительных мостов кон- Э = внешний диаметр внут- дейсаторов Сд и С В програ 4 уированы Э =соп М - внешниренней обкладки конден- соответственйо в единицах плотности.сатора) и прочности. В =сопэ 1 - вн т е вну р нний диаметр : Для проведения испытаний пенетровнешней обкладки кон метр с грунтом 23 Размещают на центденсатора. робежной установке (не показана) .. Затем пружину 13 возвращают в свое Грунт 23 под воздействием центробежрабочее положение (как показано на .ных сил уплотняется. По показаниям Фиг1). Пенетрометру задают те же: моста, подключенного к конденсатору значения ускорений. Путем вариаций С обеспечивают необходимую 50х димую плот- масс элементов, составляющих подвиж- ность грунта. После уплотнения,грув. ную систему блока, добиваются того, та электромагнит 15.обесточивают Ио м что этим ускорениям соответствуют де- ударник 13 под.действием центробе ж ф рмации пружины, равные предьдущим. но-гравитационных сил обеспечивает Величину деформации в этОм случае оп- внедрение штампа 1 Б в исследуемый ределяют исходя из того, что напряжегрунт с силой Г с величину которой ние на выходе дифференциально-транс- измеряют с помощью блока моделироваФорматорного датчика 9 - 02 находит- ния силы внедрения штампа в исслед -сследуся в,функциональной зависимости от емый грунт. С помощью моста, подклю-, перемещения сердечника 7 (равного ве- ченного к конденсатору С , измеряют личине деформации пружины д") относипрочность грунта. тельно его электрической нейтрали, Применение предложенного устрой- =Г (д"), (, ) ства для исследования свойств грунта позволяет автоматически проводить 2), В то же время йзвестнос что вели- замеры прочностных характеристик исчина, деформации цилиндрической пружи-А 5 дледуеьых грунтов.1011778 ставитель В.Латушкинхред Е.Харитончик Корректор Л.Бокша В а атее ав аае Редактор М ППП фПатентфф, г.ужгород, ул.Проектная,Заказ 2706/3 ВН и 11