Устройство для испытания грунтов в условиях пространственно напряженного состояния

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН6010332 ЗСЮ Е 02 ранк о ССС71,ческоростоя- мехаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Москорский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева (53) 624.131.376.5(088.8)(56.) 1. Авторское свидетельств Р В 302665, кл. С 01 Б 33/24, 192. Крыжановский А,Л. Механи е поведение грунтов в условиях и ранственного напряженного сост ния,-"Основания, фундаменты и ника грунтов". 1983, В 1.( 5 4 ) ( 5 7 ) 1 . УСТРОИСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ В УСЛОВИЯХ ПРОСТРАНСТВЕННО- НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ, содержащее составной корпус рабочей камеры для образца грунта с эластичной оболочкой, подвижные штампы, установленные внутри корпуса, регулировочные приспособления, расходные баки дпя жидкости, волюмометры, соединенные с расходными баками и корпусом посредством трубопроводов, нагруэочное и измерительные приспособления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с 801098994 А целью повышения точности и расширения диапазона исследовании путем фиксации величин остаточной прочности и снижения трения, оно снабжено доэаторами жидкости со штоками, регулировочными баками с упругими мембранами и нагруэочными винтами, приводом с осью и кулачковыми механизмами, волюмометры снабжены подвижными цилиндрическими перегородками, причем доэаторы жидкости соединены с регулировочными баками, влюмометрами и расходными баками посредством трубопроводов, а штоки дозаторов жидкости связаны с кулачковыми механизмами. 2. Устройство по п. 1, о т л ий ч а ю щ е е с я тем, что камера для образца грунта снабжена прокладками, Д выполненными со скользящими поверхностями из органических и неоргани- С ческих сжимаемых материалов.3. Устройство по п. 1, о тл и- Я ч а.ю щ е е с я тем, что подвижные цилиндрические перегородки волюмометров выполнены в виде жестких пла. стин и снабжены фетровыми уплотнителями, расположенными на торцах каждой перегородки.Изобретение относится к строительству и предназначено для определенияпрочностных и деформационных характеристик грунтов вусловиях пространственно-напряженного состояния.Известно устройство для испытания 5грунта в условиях прост 6 анственнонапряженного состояния, включающеерабочую камеру дня образца грунта,,систему гидродомкрата, соединенныхпосредством трубопроводов с рабочей 10камерой, и измерительные приспособления 13Недостатком этого устройства является сложная технология испытаниягрунта из-за наличиядевяти раздельно управляемых гидродомкратов иограниченности диапазона их работы,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для испытания грунта вусловиях пространственно-напряженного состояния, включающее составнойкорпус рабочей камеры для образцагрунта с эластичной аболочкой,подвижные штампы, установленные внутрикорпуса, расходные баки для жидкости,регулиравочные приспособления,валюмометры соединенные с расходнымибаками и корпусом посредством трубопроводов, нагрузочное и измерительные приспособления 23.ЗОНедостатками известного устройства являются низкая точность определения механических характеристики невозможность фиксации величиностаточной прочности грунта. 35Цель изобретения - повышениеточности и расширение диапазона исследований путем фиксации величиностаточной прочности и снижениятрения. 4 О Цель достигается тем, что устройство для испытания грунта в условиях пространственно-напряженного состояния, включающее составной корпус рабочей камеры для образца грунта с эластичной оболочкой, подвижные штампы, установленные внутри корпуса, регулиравочные приспособления, расходные баки для жидкости, вблюмометры с жидкостью, соединенные с расходными баками и корпусом посредствам трубопроводов, нагрузочнае и измерительные приспособления, снабжено дазаторами жидкости со штоками, регулировочными баками с упругими мембранами и нагруэачными винтами, приводом с осью и кулачковыми механизмами, волюмометры снабжены подвижными цилиндрическими перегородками, причем дозаторы жидкости соеди О иены с регулировочными баками, волюмометрами и расходными баками посредством трубопроводов, а штоки даэаторов жидкости связаны с кулачковыми механизмами. 65 Причем камера для образца грунтаснабжена прокладками, выполненнымисо скользящими поверхностями изорганических и неорганических сжимаемых материалом,Кроме того, подвижные цилиндри.ческие перегородки волюмаметроввыполнены в виде жестких пластин иснабжены фетровыми уплотнителями,расположенными На торцах каждойперегородки.На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема соединения дозатора с регулировачнымибаками.Устройство включает составнойкорпус 1 рабочей камеры для образца2 грунта с эластичной оболочкой 3,прокладки 4, подвижные штампы 5,установленные внутри корпуса 1 ирегулировочные приспособления б,закрепленные на корпусе 1, Каждоерегулировачное приспособление бпосредством трубопровода 7 соединенсс валкмометрами 8 - 10, которыев свок очередь соединены с расходными баками 11 - 14 для жидкости посредствам трубопроводов 15 - 18 свентилями 19 - 21. КаждЫй Расходныйбак 11 - 14 снабжен соответственноманометрами 22 - 25 и вентилями(не показаны) соответственно черезвентили 34 и 35. Дозаторы Зб жидкости са штоками 37 соединены с регулировочными баками 38 с упругоймембраной 39 и нагрузочными винтами40 и через вентили 41 и 42 подсоединены к трубопроводам 15 - 17.Штоки дозатаров 37 связаны с кулачковыми механизмами 43, установлен-.ными на оси 44 привода (це показан),Валюмаметры 8 - 10 снабжены перегородками 45. На трубопроводе 7установлены вентили 4 б - 48 и манометры 49 - 51, а трубопровод 18соединен с трубопроводом 7 черезвентили 52 - 54,Устройство работает следующимобразом.Производят монтаж составного корпуса 1, состоящего из шестичастей, каждая из которых имеетавтономный штамп 5 и эластичнуюоболочку 3. В рабочую камеру помещают образец 2 грунта, Для этого наоболочках нижней и боковых гранейустанавливают прокладки 4 и заполняют камеру образцом грунта нужнойплотности, а затем на него ставятверхнюю прокладку и закрывают рабочую камеру. Таким образом образец2 грунта изолируется от поверхностиэластичной оболочки. Прокладка4 может быть выполнена из органических и неорганических материалов,имеющих скользящую наружную поверхУность, причем плотность прокладки 4 должна быть эквивалентной плотности грунта например, облученный полиэтилен, графит, дисульфит, бумага, картон и другие), Прокладки 4 предназначены для снижения кинематического трения между движущимся грунтом 2 и эластичными оболочками 3. После размещения образца грунта в рабочей камере производят равномерное уплотнение. Для этого открывают вентили 28,26,30,46,47 и 48 и из компрессора сжатого воздуХа в расходные баки 11 - 13 подают воздух, Давление возд ха передается на грунт через жидкость, например глицерин, Линейная деформация образца грунта определяется по перемещению цилиндрических перегородок 45 в трубках волюмомет ров 8 - 10. Равномерное гидростатическое уплотнение грунта производят ступенями до стабилизации величины деформирования грунта при заданном напряжении. Жесткость стенок рабочей камеры при размещении образца грунта обеспечивается подвижными перфорированными штампами 5, на которые эластичные оболочки 3 прилипаются, например при дополнительном трамбовании грунта. После гидростатического обжатия подвижные штампы 5 посредством регулировочных приспособлений 6 отодвигаются от резиновых оболочек 3 и производится неравномерная передача нагрузки по трем ортогональным направлениям путем впрыскивания необходиьых объемов жидкости с помощью дозаторов 36 эа счет перепада давления Р дР=Р-Р 2), Включают привод (не показан) и вращают его ось 44 с кулачковыми механизмами 43, которые связаны со штоком 37 дозаторов 36. Кулачки 43 размещены на оси 44 под углом 120 О. Каждый кулачковый механизм .43 при его вращении приводит шток 37 доэатора 36 в открытое или закрытое положение. Жидкость иэрегулировочных баков 38 порциями поступает в трубопроводы 15 - 17 и перемещает цилиндрические перегородки 45 в волюмометрах 8 - 10.Расход жидкости в регулировочных баках 38 контролируют посредством упругой деформации мембраны 39 винтом 40, Объем впрыскиваемой жидкости можно регулировать варьированием перепада давления (ЬР=Р,-РИ )в каждом из направлений, что позволяет в широких пределах регулировать скорость подачи жидкости, изменением пропускной способности штоков 37 дозаторов 36, а также регулированием положения упругой пластины-мембраны 39 винтом 40. Таким образом,устройство позволяет осуществлятьподачу жидкости в грунт с различными расходами и скоростями при заданном соотношении величин деФормации.Изменение перемещения грани образца грунта осуществляют по фиксацииположения перегородок 45 в трубкахволюмометров 8 - 10, Перегородки 10 45 выполнены в виде сплошногоцилиндра из жесткого материала (плотность равна плотности жидкости,например эбонит, оргстекло и т.п.),заключенного между пластинами из 15 Фетра. Фетр (не показан используютсядля снятия трения перегородки 45 состенкой волюмометра.ФПри испытании образца грунта посхеме заданных деформаций после гидростатического обжатия образца 2грунта и отвода перфорированныхштампов 5 включают привод и приводятв движение дозаторы 36Закрываюткраны 19 - 21, открывают краны 41и 42 и обеспечивают порционнуюподачу жидкости из регулировочныхбаков 38 к волюмометрам 8 - 10.На волюмометрах устанавливают заданные величины деформации грунта по ЗОтрем ортогональным направлениям.При этом напряжения в. грунте измеряютобразцовыми манометрами 49 - 51.Для обеспечения требуемого соотношения главных деформаций необходимонепрерывно поддерживать заданную 35 разность давлений дР по всем тремнаправлениям, которые контролируютпосредством сравнения показанийобразцовых манометров, например 22 с49, 23 с 50 и 24 с 51. В ходе испы 4 р тания грунта можна менять также соотношение величин деформации грунта.испытание грунта проводят непрерывнои в состоянии. предельного равновесия.45 Строя графики зависимости Деформация - напряжение", "Касательноенормальное напряжения".и т.д., можнснайти деформационные и прочностныехарактеристики грунта, а также определить "пиковую" и остаточную 5 О прочности грунта.Предлагаемое устройство позволяетпроводить испытания грунта при различных режимах и условиях нагружения образца грунта по трем направ 55 лениям, увеличивает точность определения величин прочностных характеристик грунта, а также позволяетполуавтоматиэировать операции испытания грунтов в условиях прост ранственно-напряженного состояния.1098994 остави тель Г, Мартынов аехред Т.ДУбинчак Корректор А.Тяс актор Н.Лазаре лиалППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ака э 4 3 30/24 Тираж 644 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская