Способ испытания грунтов и устройство для его осуществления

ОП ИС АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 966149 ф ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(1) М.К 2 0 1/02 Государственный комите СССР по дедам изобретений и открытийо 1510 2, Бюллетень Мо 38описания 151082 Опубликован Дата опубли УДК б 24,1 ,37(088.8) ва 72) Автор изобретениЕ,А.Вороб 5 0 20 25 бз ) пр Однако эт высокой т в координ Изобретение относится к строительству, в частности к технике для исследования физико-механических свойств пород, и может быть использовано в грунтоведении и инженерной геологии.Известен способ испытания грунто на прочность в условиях трехосного сжатия, включающий помещение образца грунта в эластичную, влагонепроницаемую оболочку, размещение егов нагрузочном устройстве высокого дав ления, раздельного приложения наг рузки по боковой поверхности и с цов образца, измерение параметров перемещения грунта, построение графика "нагрузка-деформация"фи определение прочностных параметров иэ соотношения главных напряжений нескольких испытаний по формуле 1 .Этот способ испытания позволяет определять параметры прочности С 0 и Чо в условиях равенства промежуточного главного напряжения минимальному главному напряжению ( б =и параметре Надаи-Лоде3 1 б 3и параметры не обладают очностью в.связи с тем,что атах с -6 возле оси касательных напряжений прочностные параметры определяют экстраполяцией,так как невозможно на этом участкеполучить участок огибающей круговМора экспериментальным путвм,Известен прибор для осур 1 ествления испытаний методом трехосногосжатия, включающий нагрузочное устройство высокого давления с гидравлической системой и подводящими каналами, эластичную,Ьлагонепроницае"мую оболочку с образцом грунта, измерительные приспособления и силовые устройства с возможностью раздельного приложения давления на боковую и торцовую поверхности образца 23.Однако этот прибор не позволяетсоздавать в образце одновременносжимающие и растягивающие напряжения,необходимые для получения точныхзначений параметров прочности.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являетсяспособ испытания грунтов на прочность в сложном напряженном состоянии нсжатия-растяжениями, включающийприложение сжимающе-растягивающейнагрузки по боковой поверхностиобразца грунта с переменнойплощадьюпо длине, измерение параметров пере-. мещения образца грунта, построение . графика "нагрузка-деформация" и определение прочностных параметров иэ соотношения главных напряжений по формуле 3 . 5Этот способ.испытаиия позволяет получить точные значения параметров прочности грунтов, но в условиях равенства промежуточного главного напряжения наибольшему главному напря жению ( 6= 61 ), т,е. при рд= +1, провести испытания в условиях б = = 63 при,и= -1 и получить точные значения параметров прочности Со и ч"О при этом виде напряженного 15 состояния он не дает возможности..Известен прибор для осуществления испытаний методом "сжатия-растяжения", включающий корпус, нагрузочный механизм с камерами, трубопроводами и эластичными рубашками, измерительные приспособления.Прибор не позволяет создавать в образце напряженное состояние, при котором промежуточное главное напряже ние равно наименьшему главному напряжению ( д 1 = 8 ) и получить точные параметры прочности при виде напряженного состояния,и= - 1.Целью изобретения является повыше-ЗО ние точности определения прочностных параметров в сложном напряженном состоянии кругового сжатия-растяжения.Поставленная цель достигается тем, что в способе испытания грунтов, включающем приложение сжимающе-растягивающей нагрузки по боковой поверхности образца грунта с переменной гйощадью по длине, измерение парамет-. ров перемещения образца грунта, построение графика "нагрузка-деформацияц 4 О и определение прочностных параметров из соотношения главных напряжений по формуле, образец грунта изготовляют с выемками по оси одинаковой глубины с противоположных торцов, устанавливают его соосно между двух упорных держателей и приложение нагрузки производят одновременно с двух сторон по оси образца в пределах противоположных выемок, а прочностные парамет ры определяют по формуле1/З = 1/ (Н/-1),где б и 6 - параметры главных напряжений,- Н высота образца,и высота образца междудном выемок.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для испытания грунтов, включащем корпус, нагрузочныймеханизм с камерами, трубопроводамии эластичными рубашками, измерительные присПособления, нагрузочный механизм состоит из двух упорных эле ментов с платформами, соединенными междУ собой крепежными стойками, причем на внутренних торцах упорных элементов закреплены эластичные рубашки.Способ Осуществляется следующим образом.Образ .ц грунта.(фиг.1 и 2) нагружают гидростатическим давлением Р одновременно с двух сторон на одинаковую глубину в пределах выемок ВСДЕ и ВС 01 Б. Рабочей частью образца, воспринимающей сложное напряженное состояние кругового сжатия-растяжения, является область СООС, Давление Р в пределах областей образца СО и С О создает наибольшее главное напряжение б , Воспринимаемые боковыми частями выемок СВ; ЕО и СВ; ЕО давление Р создает круговые растягивающие напряжения в пределах рабочих зон образца СС и ООТаким образом, круговые зоны ЕРГ Е и АВВА являются вспомогательными и служат для передачи сжимающих усилий в пределах зон ЕО; ВС и ЕО, ВСна зоны ООи СС, преобразу-, ясь в этих зонах в растягивающие напряжения.Созданные растягивающие радиальные йапряжения 6 по боковым поверхностям ОО и СС. одновременно являются минимальными главными напряжениями, равными промежуточному главному напряжению ( 6, = - 61 = -6).Таким образом, в рабочей части образца СООС получают одновременно сжимающиесяи растяг,вающие напряжения (- 62=- 6 з) и строят в координа. - тах -б (фиг. 2) круг Мора(а ), который находится одновременно в области сжимающих и растягивающих напряжений, Испытывая образцы с различными значениями Ь - .толщины образца между дном выемок, получают круги Мора, сдвинутые или в область растягивающих напряжений (в д), если значение Ь ( 0,5 Н, или в область сжимающих (г б) если значение ) 0,5 Н. Проводя огибающую полученных экспериментально кругов Мора, находят точные значения параметров прочности С О и Чо. Минимальное количество исрытаний равно двум.Величина главного напряжения б равна гидростатическому давлению Р ( б = Р). Величину минимального и промежуточного главных напряжений ( б = - бт =-6) находят из 1соотношения 6 / б 3 = 1/(Н/6 - 1).Параметры прочности Со и Чо определяют, исходя из полученных экспериментально главных напряжений 6 и 6 =4по известным формулам (2 ЪПрибор (фиг, 3 ) состоит из нагружающего устройстйа, включающего два упорных элемента: верхний 1 и нижний 2 с эластичными, влагонепроницаемыми рубашками 3. Рубашки в форме966149 усеченного конуса крепят к корпусу упорных элементов при помощи прижимных колец 4 и затяжных гаек 5. Корпус упорных элементов закреплен при помощи стопорных колец 6 к верхней 7 и нижней 8 платформам, установленным на ножках 9. Платформы 7 и 8 скреплены стойками 10. Оба упорных элемента соединены с цилиндром давления 11 при помощи гидросистемы, Всю гидравлическую систему заполняют жидкостью. 10 Между двумя упорными элементами поме" шают образец грунта 12 с выемками по оси одинаковой глубины с торцов, который соприкасается с камерами 13 и 14. 15Перед испытанием на среднюю часть образца одевают поясок 15, который одним концом закреплен на стойке 16, а в другой его конец упирается индикатор часового типа 17, закрепленный при помощи держателя 18 на одной из ,крепежных стоек 10 прибора. Манометр 19 закреплен на трубопроводе гидравлической системы. 25Приор работает следующим образом.В результате включения в работу поршня в цилиндре 11 жидкость заполняет камеры 13 и 14. Эластичные, влагоненроницаемые рубашки принимают щ 0 форму выемок до момента полного соприкосновения с грунтом; что отмечают по показаниям манометра 19.Постепенно повышают давление в камерах при помощи цилиндра давления, З 5 оцновременно отмечая показания манометра и индикатора деформаций часового типа, и доводят образец грунта до разрушения. Отмечают максимальное гидростатическое давление Рщкг/см2 и максимальную деформацию образца в момент разрушенияПо окончанию испытаний оболочки приводят в начальное положение обратными движением поршня в цилиндре давления 11, снимают испытанный обра зец и устанавливают между упорными элементами следующий образец. Трехосное сжатие Пример РВеличина поправки поотношению к круговомусжатию-растяжению,Круговое сжатиерастяжение Параметры прочности С кг/см ЧФ градС 0, кг/см 90 град 2 1 Л аа тш ш ш0+40,0 0,52 0,43 этим проектно-изыскательских работ и экономии стройматериалов при строительстве только по Госстрою РСФСР го 65 довой экономический эффект составляТехнико-экономические расчеты показывают, что за счет более точного определения параметров прочности С и М 0 и удешевлении в связи с П р и м е р 1. Берут образцы глинистого грунта,с упруго-структурными связями и с влажностью Ч 20 и испытывают методом кругового сжатия-растяжения и для сравнения методом трехосного сжатия.Метод кругового сжатия-растяжения.При размерах образцов Н/Ь = 1;52 получают 6 = 1,16 кг/см 2; 6 =-0,60.При размерах. образцов Н/Ь 2 =2,0 получают 6 =- 0,8 кг/см ; б = =0,8 кг/смИз известных формул 23 получают СС, = 0,83 кг/см 2 ,"Е = 16 С 36 .Метод трехосного сжатия.При б 2 = С 3 = 0,2 кг/см получают2б = 2,25 кг/смПри 62 = 6 =4 кг/см пог чают2,45 кг/смИз известных формул 1 получают С 0 = 0,95 кг/см 2 Ч =.2 С 44,П р и м е р 2. Берут образцы глинистого грунта с упруг;и связями и с влажностью Ч 16 и испытывают методом кругового сжатия-растяжения и для сравнения методом трехосного сжатия.Метод кругового сжатия- растяженияПри размерах образцов Н/Ь =1,52 получают 6 = 0,6 кг/см ; о2О 3 кг/смПри размерах образцов Н/Ь 2 = 20 получают б = 0,40 кг/см 1 6 =0,40 кг/смИз известных формул 123 получают С 0 = О 43 кг/см 2; Че = 1930,Методом трехосного сжатия.При 62 = Ь= 0,1 кг/см получают б = 1,45 кг/см 2При 62 = 6 = 0,38 кг/см получают б = 1,90 кг/см.Из известных формул 1,13 получают С 0 = О,52 кг/см 2; Ч 0 ="11 49 .В зависимости от типа исиытУемого грунта уточнение по параметрам прочности составляет 5-80.Результаты испытаний приведены в таблице.где би 6,30 формула изобретения ет от внедрения предложенного способа и прибора для его осущестьления 100 - 200 тыс, руб. с 10-ти приборов.Способ испытания и прибор для его осуществления позволяют создать в образце сложное напряженное состояние кругового сжатия-растяжения с любой комбинацией сжимающих и расжимающих напряжений, при котором промежуточное главное напряжение равно наименьшему главному напряжению, получить экспериментально по результатам испытаний участок огибающей .кругов Мора возле оси касательных напряжений и определить точные значения параметров прочности С 0 и Ч . 5Способ испытания и прибор для его осуществления могут найти широкое применение при определении парамет" ров прочности связных грунтов по образцам в практике строительных, д) изыскательских лабораторий, в грунтоведении инженерной геологии.Повышение точности определения параметров прочности позволяет снизить допуск при проектировании фундаментов сооружений и удешевить строительство. 1. Способ испытания грунтов, включающий приложение сжимающе-растягивающей нагрузки по боковой поверхности образа грунта с переменной площадью по длине, измерение параметров перемещения образца грунта, построение графика фнагрузка-деформация" и определение прочностных параметров из соотношения главных напряжений по формуле, отличающийсятем, что, с целью повышения точности определения прочностных параметров в сложном напряженном состояниикругового сжатия-растяжения, образецгрунта изготовляют с выемками пооси одинаковой глубины с противоположных торцов, приложение нагрузкипроизводят одновременно с двух сторон по оси образца в пределах противоположных выемок, а прочностныепараметры определяют по Формуле- параметры главныхнапряженийН высота образца;й высота образца между дном выемок.2. Устройство для испытания грунтов, включающее корпус, нагрузочныймеханизм с камерами, трубопроводамии эластичными рубашками, измерительные приспособления, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что нагрузочныймеханизм состоит из двух упорныхэлементов с платформами, соединенными между собой крепежными стойками,йричем на внутренних торцах упорныхэлементов. закреплены эластичные ру"башки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Методы определения прочностиглинистых пород. М., цНедра", с.170184.2. Авторское свидетельство СССРР 323705, кл. б 01 М 3/12, 19 б 8.3. Авторское свидетельство СССРУ 803591, кл, Е 02 0 1/02, 1979.966149 Фит Составитель В.Латушкиндактор Л.Повхан Техред Е. Харитончик Корректор А.Фере Заказ 7 и от аушс 5 лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 709/39 Тираж 709 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035 Москвар ЖР