Устройство для испытания связного грунта

.Л.Сирота и В,К.Иарченков Всесоюзный ордена Трудового Красн ФФнаучно-исследовательский институт гидрим. Б,Е, Веденеева(9 ф) УСТРОЙСТ и конструкне позволяо одной из тенэодат"ной точносных напря"пытании грун Изобретение относится к строительству и предназначено для исследований прочностных и деформационных характеристик глинистых материалов ядер каменно-земляных плотин.Известно устройство для испытания образцов горных пород в условиях трехосного динамического сжатия, состоящее иэ нижней опорной плиты, в которую ввинчивается упор для опирания вертикального динамометра нижней части корпуса с кольцевой камерой. В камере помещается образец горной породы ци. линдрической формы. В нижней части корпуса размещаются динамометры с удерживающими их пустотелыми болтами. В верхней части корпуса размещаются поршень со штоком, плунжер, камера для жидкости и шток,.Нижняя часть корпуса соединяется с верхней стяжными болтами через верхнюю плиту. фиксация положения камер обеспечива- ется штифтами. Устройство позволяет независимо от формы образца проводить ИСПЫТАНИЯ СВЯЗНОГО ГРУН испытания на трехосное динамическоесжатие О 3Однако недостатком это"ции является то, что онает создавать растяжения иглавных осей. Кроме того,чики не обладают достаточтью для измерения радиальжений и деформация при истовых образцов. Наиболее близким техническим ре" шением является устройство для испы" тания связного грунта, включающее камеру из оргстекла, внутри которой установлен образец, штамп-захваты, стяжные болты, нагруэочный шток, вин товой домкрат и станину. Образец за" крыт резиновой оболочкой и на него одеты два латунных кольца. Это устройство позволяет испытывать цилиндри ческие образцы в условиях давления на их боковую поверхность и растяжения по одной иэ главных осей (.233 89183Недостатком известного устройстваявляется то, что оне не позволяет одновременно создавать растяжение исжатие по всем трем главным осям, кроме одного полного гидростатическогообжатия образца. Кроме того пневмогидравлическая система может поддерживать давление постоянным внутри камеры только при наличии аккумуляторадавления, что усложняет условия про Оведения опыта.Цель изобретения - расширениеобласти использования путем обеспечения одновременного создания растягивающих и сжимающих усилий по трем 1 Зглавным направлениям.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для испытания связного грунта, включающем установленную на станине камеру давления изоргстекла, размещенную в ней рабочую с эластичной оболочкой, верхними нижним штампами-захватами со штоками, нагрузочное приспособление иисточник давления, штоки верхнего инижнего штампов-захватов выполнены,телескопическимиНа фиг, 1 показано устройство,общий вид; на Фиг. 2 - график, отражающий разныесхемы нагружения,30Устройство состоит из камеры 1,выполненной в виде прозрачного цилиндра, установленной на опоре 2,Внутри цилиндра расположен образец 3из связного грунта, закрепленный вштампах-захватах 4. Нижний захватсоединен со штоком 5, выполненнымтелескопическим. Верхний захват крепится к штоку 6, который также выпоНнен телескопическим. Причем оба штокарасположены соответственно, в верх"ней 7 и нижней 8 крышках. Йа корпусекамеры находится стойка 9, к которойприкреплен нагрузочный рычаг 10, Кпоследнему подвешен трос 11 с грузом12, а нагрузочный рычаг упирается вшток 6. В камеру подается жидкость,а именно дистилированная вода, 06 разец одет в резиновую оболочку ина него также одеты пояски 13, слуМжащие для измерения поперечных ипродольных деформаций на выбранной вего средней части базе. Измерителемдеформаций является катетометр КМ,образованный переходной оптическойнасадкой, служащий для измерения5поперечных деформаций, Сама камераприкреплена к нижней крышке стяжными болтами и соединена с манометром 9 ф14. Верхний захват связан со штоком6 посредством шарового шарнира.Предлагаемое устройство позволяетпроводить испытания по схеме "простого нагружения" (вертикальная и горизонтальная нагрузки на образецвозрастают пропорционально общемупараметру К),Обозначим К =где б- вертикальйое усилие,кг/см 3бх - горизонтальное усилиекг/смДля принятой схемы нагружения возможны два варианта загрузки образца(фиг. 2):1)б -б О б-б =бО(Кс 1) - оодной главной оси действует растяжение, а по другой сжатие;2)Д 2=б:б(06 х:б 4.Х + ) -повсем трем главным осям действует сжатие,Работа прибора по 1-ой схеме нагружения (К 4+1),Образец грунта 3 с приклеенными эах"ватами 4 и одетый в резиновую оболочку фиксируется на телескопическомштоке 5, расположенном в нижней крышке устройства 8. Выдвигается определенный расчет (О 1 = 1-К)шоЕР, гдешн - площадь телескопического поршня,цор - площадь поперечного сеченияобразца), участок нижнего телескопического штока шарнирно прикрепляетсяк нижнему захватуОстальная частьштока прикрепляется к крышке 8 с помощью упора. На образец устанавливаются пояски 13, служащие для измерения попереченых и продольных деформаций на выбранной в его средней час"ти базе. Измерителем деформаций является катетометр КИ, оборудованныйпереходной оптической насадкой служащей для измерения поперечных деформаций, На нижнюю крышку опускаетсяцилиндр 1 с прикрепленной к немуверхней крышкой 7, в свою очередьсоединенной к подвижному рычагу 10,Цилиндр 1 с помощью стяжных болтов прикрепляется к нижней крышке устройства, Тяга-трос 11 отсоединяется от рычага, Рычаг поднимается вверх. В отверстие верхнего телескопического штока 6 вводится шток, который нижним своим концом вворачивается в шаровой шарнир верхнего захвата образца, Фиксируется положение этого штока на поршне 6. Через отверстиеа камере подается дистиллированнаявода, Краны закрываются,На сферическую поверхность верхне.го торца штока в поршне опускаетсяподвижная стрела рычага 10, Снимаются "нулевые" отсчеты по катетометру,цифровому вольметру, регистрирующемуизменение осевых усилий на образецчерез специальный датчик, связанныйс измерительным комплексом через пе- ареходной электроразъем и манометр 14.Нагружение образца осуществляетсяследующим образом.На подвеску рычага укладываютсягрузы 12. Рычаг 10 передает усилиена шток 6, который, в свою очередь,передает нагрузку на воду в камере 1.В камере создается давление, фиксируемое по манометру 14, соответствующее внешней нагрузке и полностью Иобжимающее образец, Одновременно этоже давление начинает выталкиватьнижний шток 5, тем самым создаваярастягивающее усилие на образец. Согкласно графику нагрузки (Фиг. 2), растягивающее усилие 6 Р на образец определяется как 6 = (1-К) 6)(ргде бх - боковое давление на образецв кг/см,Испытания можно проводить до аепичи- Зоны К = + 1 - гидростатическое обжатие,В процессе опыта идет постепенноенагружение образца с применением методики как кратковременных, так идлительных испытаний. Одновременнофиксируются продольные и поперечныедеформации образца, Устройство особенно удобно для длительных испытаний, так как обе разнозначные нагрузки, благодаря верхнему штоку 6 под адерживаются автоматически,Работа прибора по 1-ой схеме может быть также реализована путем приложения внешней нагрузки непосредственночерез шток 6 к образцу, На графикенагрузок (фиг,2) эта область дляК 1 - 1. Данная схема нагружения имеет ограниченные возможности и приближается к известной,Работа устройства по 2-ой схеменагружения (К Р 4 1),Образец грунта 3 с приклееннымизахватами 4 и одетый а резиновуюоболочку фиксируется. на нижнем поршне 6 укрепленном на крышке 7 с по"ймощью упора. На образец устанавливаются пояски 13, служащие для измере"ния продольных и поперечных деформаций образца с помощью катетометра 39 6КИ-З, На нижнюю крышку опускаетсяцилиндр 1 с прикрепленной к немуверхней крышкой, подвешенные на тягах 11 к подвижной стреле рычага 10.,Цилиндр с помощью стяжных болтовприкрепляется к нижней крышке устройства. Тяги 11 отсоединяются от стрелырычага. Рычаг поднимается вверх,В отверстие верхнего телескопического штока вводится шток (площадь которого определяется ю= (1 - К)о)р) .Нижним концом шток вворачивается ашарнир вернего захвата, фиксируетсяположение введенного штока и одновременно образец выводится а рабочееположение. В камеру подается дистиллированная вода на 3/4 ее высоты.Закрываются краны, Рычаг 10 вводитсяв соприкосновение с шаровой опоройштока. Отсоединяются тяги 11. Снимаются "нулевые" отсчеты по всем измерительным системам. Дальшейшие испытания могут проводиться как по ме.тодике быстрого, так и длительногонагружения,На подвеску рычага укладываютсягрузы. Через рычаг нагрузка передается на шток 6 (площадь штокасм.выше, определяется принятой величиной К), Шток сжимает воздушный зазорв камере и тем самым создает гидростатическое обжатие на образце, Величина этого давления фиксируется манометром 14. Одновременно шток передает сжимающее усилие на образец. Величина силы сжатия фиксируется датчиком силы, расположенном в нижнем захвате. Согласно графику нагрузок(биг. 2)6 д"(Н 1 к, где бк - боковоедееление е кг/см . Негруиение ио двумосям продолжается до разрушения образца. формула изобретенияУстройство для испытания связного грунта, включающее установленную на станине камеру давления из оргстекла, размещенную в ней рабочую камеру с эластичной оболочкой, верхним и нижним штампами-заватами со штоками, нагруэочное приспособление и источ" ник давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения области использования путем обеспечения одновременного создания растягивающих и сжимающих усилий по трем главным направлениям, штоки верхнего инижнего штампов"захватов выполненытелескопическими, .Источники информации,принятые во внимание при экспертизе891839 81. Авторское свидетельство СССР й 337 б 87, кп. С 01 М 3/02, 19702, Авторское свидетельСтво СССР, Ю 491080, кл, Е 02 0 1/02, 1973.Тираж,696ВНИИПИ Государс по делам изобр 113035, Москва, Ж енного коми ений и откр 5, Раущская4 юПодписиета СССРтийнаб., д, 4/