Способ испытания грунтов и устройство для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИ СПУБЛИК 33/24, 3/00 НИЕ ИЭОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСК но-исслеенернымосстроя по иньстве А.Д ан о ССС1977.СССР1978. ельств3/00,ьство3/00,(57) Изобстроительсионным,штамповым тся к области к комп етение относ и тва, в части стаб ометр ометричес еским и к зным преабо ДРУ м вида торных ель из и полевых/бретения спы- потаний грунтов. Фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидеУ 424041, кл. С 01 ИАвторское свидетелР 779855, кл. С 01 И 54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ И УСТОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ вышение быстродействия испытаний. Для достижения этой цели на каждой ступени нагрузки измеряют интервал времени, требуемый для достижения заданного дискретного приращения деформации, вычисляют полусумму заданного и измеренного предыдущего интервалов времени, а момент условной стабилизации определяют по превышению вычисленной полу- суммы над текущим интервалом. Устройство для осуществления содержит нагрузочное приспособление 1 с электроприводом, датчик 4 деформации, первый 5 и второйб Формирователи, первый 7 и второй 8 счетчики, реверсивный счетчик 9, блок 10 сравнения, генера- а тор 11 тактовых импульсов, цифроанало говый преобразователь 12, первый ключ 13 управления лентопротяжным механизмом блока 14 регистрации, второй ключ 15 управления нагрузочным приспособлением 1 и блок 16 питания. 2 с.п. Ф-лы, 3 ил.ФефИзобретение относится к строительству, в частности к компрессионным,срезным, стабилометрическим, штамповым, прессиометрическим и другим видам лабораторных и полевых испытанийгрунтов,Цель изобретения - повышение быстродействия испытаний.На фиг. 1 представлена .блок-схемаустройства; на Фиг. 2 - его принципиальная схема; на фиг. 3 - временнаядиаграмма определения момента условной стабилизации деформации,Устройство содержит (фиг. 1) нагрузочное приспособление 1 с электроприводом, механически связанное черезштамп и датчик 2 силы с рабочей камерой 3, в которой находится испытываемый грунт, датчик 4 деформации, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, первый 7 и второй 8 счетчики,реверсивный счетчик 9, блок 10 сравнения, генератор 11 тактовых импульсов,цифроаналоговый преобразователь 12, 25первый ключ 13 управления лентопротяжным механизмом блока 14 регистрации, второй ключ 15 управления нагрузочным приспособлением 1, блок 16питания. 30Второй Формирователь 6 импульсов(фиг. 2) выполнен в виде инверторов17,18, триггера 19, счетчика 20. Блок10 сравнения выполнен в виде триггера 21, инверторов 22,23 и элементаИ-НЕ 24. Генератор 11 тактовых импульсов выполнен в виде инверторов 25,26,счетчиков 27,28 и переключателя 29.Цифроаналоговыипреобразователь 12,включает интегральный ЦАП 30 и операционный усилитель 31. Первый ключ13 управления лентопротяжным механизмом выполнен в виде транзистора 35 иреле 36. Первый счетчик 7 приращенийдеФормации и второй счетчик 8 тактовых импульсов выполнены в виде двоичных счетчиков,формирователь б импульсов, ревер-сивный счетчик 9, блок 10 сравненияи генератор 11 тактовых импульсовимеют по два выхода. Второй счетчик8 имеет два входа - счетный и сброса,а реверсивный счетчик 9 имеет четыревхода - параллельной записи, разрушения параллельной записи, счетный иуправления направлением счета. Блок5510 сравнения имеет два входа. сравненияи вход сброса. Блок 14 регистрации имеет два входа - информационный(1) Очевидно, что и приращения (разность) каждого очередного интервала времени по отношению к предшествовавшему также увеличиваются(2) и представим неравенство (2) в виде л л л" и-г "ь Два условия, выраженные соотношениями (1) и (2), положены в основу предложенного способа, суть которого состоит в использовании дополнительной информации, которую несут приращения временных интерваловА. л л"п-г "м "вКритерий условной стабилизации заведомо достигнут как известно, в момент й (фиг. 3), когда один из очередных интервалов времени, например Т , превысит заданный интервал Т:. Л+ фТцТ Заменяя в этом выражении Т +, на его значение из (4), получим и вход управления двигателем лентопротяжного механизма,Сущность способа заключается вследующем.Деформация грунта при Фиксированной нагрузке (не превьппающей несущейспособности грунта) - процесс затухающий, при котором всегда наступаетстабилизация деФормациипо истечениюдостаточно большого времени. Поэтомускорость деформации грунта уменьшается со временем, а наблюдаемые последовательные равные дискретные приращения деформации на одну и ту же величину о достигаются за постепенновозрастающие интервалы времени Тв ,Т-гф Т, ф Ти, На фиг. 3 каждыйтакой интервал времени отделен от предыдущего вертикальной чертой.Я222необходимо каждый раз производить замеры, Т, Т ТТп- ТпфиУстройство работает следующим образом.Нагрузочное приспособление 1 через датчик 2 силы создает давлениена испытуемый грунт в рабочей камере3. Величина уСилия, приложенного кгрунту, преобразуется датчиком 2 силы в электрические импульсы, из кото 5рых ключ .13 формирует сигнал управления для включения двигателя лентопротяжного механизма Ьлока 14 регистрации, Ждущий мультивибратор, выполненный на элементах 32 - 34 (фиг. 2),входящих в состав ключа 13, преобразует импульсы от датчика 2 в импульсыфиксированной длительности и, соответственно, оЬеспечивает включение наэто время электродвигателя лентопротяжного механизма посредством реле 36,Таким образом, обеспечивается перемотка бумажной ленты пропорциональнодействующей нагрузке, Деформация грунта в раЬочей камере 3 воспринимается(фиг, 1) датчиком 4, выдающим одинимпульс, после каждого дискретногоприращения деформации грунта, напримерчерез 0,01 мм. Эти импульсы послеформирователя 5, увеличивающего крутизну фронтов импульсов, поступают насчетныи вход счетчика 7 приращениидеформации, суммируются счетчиком,на выходе которого оЬразуется параллельный двоичный код, численно выражающий значение деформации. Этот кодпреоьразуется цифроаналоговым преобразователем 12 в аналоговый сигнал,который поступает на информационныйвход блока 14 регистрации и вызывает отклонение перописца, пропорциональное деформации.Второй формирователь 6 управляетраЬотой счетчика 8 тактовых импульсов, реверсивного счетчика 9 и блока10 сравнения, осуществляющих опредеТо Т,ление полусуммы 2 +и То Ти+ Тп - ТпТо +(6) Из (6) следует, что если в процессе опыта это неравенство выполняется, то уже в момент с с - как только Т,То+ Тппревысит время в в в(фиг. 3)2выявляется наступление условной стабилизации.Таким образом, согласно предложенному способу наступление стаЬилизации определяется еще до завершения интервала Т, а не в момент с , находящийся в пределах интервала лремени Ткогда стабилизация уже давно наступила. Если неравенство (6) выполняется, то момент С т наступает после начала интервала То через время То Т -+ --- (см, фиг. 1), что состав 2ляет полусумму заданного и измеренно го предыдущего интервалов времени,Если же неравенство (6) не выполняется, т.е. если Т заканчивается раньше, чем истекает время указанной полусуммы, то условная стабилизация 4 О на данный момент не достигнута и действующую ступень нагрузки сохраняют до очередной аналогичной проверки неравенства (6), где номера текущих интервалов увичиваются на ,диницу, 45 Если же имеет место и, Т . (5) как показано на фиг. 1, критерий условной стабилизации деформации выполняется тем более. 11 одставляя значение лиз равенства (3) в неравенство (5), получим Таким образом; устройство для реализации способа должно после завершения каждого временного интервала (при достижении очередного дискретного приращения деформации), напримерТ л- Т , определить полусумму + -- . =-, о.ю 2 ф отсчитывать это время с начала следу ющего интервала Ти включать другую ступень нагрузки, как только этот следующий интервал Т превысит указанную полусумму. Для определения полусравнение ее с длительностью текущего интервала Т,Блок 10 сравнения дешифрирует состояния реверсивного счетчика 9, управляет направлением его счета и уп 1605203равляет нагрузочным приспособлением 1. По переднему фронту каждого импульса, поступающего с выхода формирователя 5 на вход блока 6, последний осуществляет перезапись информации из счетчика 8 в реверсивный счетчик 9Команда для перезаписи формируется на выходе 1 блока 6, Импульсом с выхода 2 блока 6 осуществляется 10 сброс счетчика 8 и блока 10 сравнения и перевод их в исходное состояние.Генератор 11 тактовых импульсов Формирует две последовательности импульсов с периодом следования (второй выход) и 2 М (первый выход), Во время очередного текущего интервала времени, например Т , счетчик 8Ь.2заполняется тактовыми импульсами с периодом 2 Ьс. К моменту окончания пе риода Тсчетчик 8 содержит параллельныи код, выражающий длительность этого интервала в тактовых периодах 2 с. Этот код записывается в реверсивный счетчик 9 (импульсом с перво го выхода блока 6), производится сброс блока 10 сравнения (импульсом с второго выхода блока 6) и по сигналу с первого выхода блока 10 сравнения реверсивный счетчик 9 начинает обратный счет (вычитание) импульсов с периодом следования 1, поступающих с второго выхода генератора 11 тактовых импульсов.Реверсивный счетчик 9 достигает состояние "0" через время, равное половине периода Т , поскольку вычитание производится последовательностью импульсов, период М следования которых в два раза меньшеБлок 40 10 сравнения фиксирует нулевое состояние реверсивного счетчика 9 и по первому выходу переключает его в режим сложения. Если текущий интервал Т ь, закончится раньше, чем произойдет полное заполнение реверсивного счетчика 9, то в последний заносится новое значение кода из счетчика 8 (импульсом с первого выхода блока 6 управления), счетчик 8 и блок 10 сравнения устанавливаются в исходное состояние (импульсом с второго выхода блока 6) и описанный процесс повторяется.В противном случае, реверсивный счетчик полностью заполняется черезТ ь- Товремя - "- + впосле начала теку 2 2щего интервала Т, Это свидетельствует о достижении условной стабилизации. Блок 10 сравнения фиксирует заполнение реверсивного счетчика 9 и по второму выходу, связанному с ключом 15,вызывает срабатывание ключа и включение нагрузочного приспособления 1,которое прикладывает к испытуемомуобразцу грунта очередную ступень нагрузки, после чего измерения продолжаются,Емкость реверсивного счетчика устанавливается равной Т /2 5 с, т,е. дляополного заполнения реверсивного счетчика необходимо такое количество импульсов с периодом следованиячтобы суммарная длительность этой последовательности импульсов составлялазначение Т /2. В представленном устройстве (фиг. 2) емкость реверсивногосчетчика фиксирована, а различные заданные значения То, Т и Т устанав иливаются переключателем 29, изменяющим величину С, что равноценно.Очевидно, что, если разрядность счетчиков 8 и 9 равна И, то должно выполМ няться соотношение То/2 КС=2В качестве блока 14 регистрацииможет быть использован самописец любого типа с непрерывной протяжкой бумажной ленты, например Н 392, С цельюувеличения точности регистрации деформации и момента достижения условной стабилизации разрядность счетчиков 7,8 и реверсивного счетчика 9 может быть увеличена.Использование предложенных способаи устройства позволяет снизить длительность всех видов полевых и лабораторных испытаний деформационно-прочностных свойств грунтов на время, равное произведению числа ступеней нагрузки на время, составляющее от одного до двух значений интервала Т , всреднем 1,5 Т. При 10 ступенях нагрузки в процессе компрессионных испытаний глинистых грунтов, где То= 16 ч, длительность опыта сокращается на 10 сут.Формула изобретения1. Способ испытания грунтов, включающий приложение на грунт ступенчатой нагрузки с измерением дискретного приращения деформации, определение момента условной стабилизации деформации с учетом заданного интервала времени, о т л и ч а ю щ и й с я тем,10 1605203 Ф что, с целью повышения быстродействия испытаний, на каждой ступени приложения нагрузки измеряют интервал времени, требуемыи для достижения заданно га дискретнога приращения деформации, вычисляют полусумму заданного и измеренного предыдущего интервалов времени, а момент условной стабилизации определяют по превышению вычисленной щ полусуммы над текущим интервалом. 2. Устройство испытания грунтов, содержащее нагрузачное приспособление с электроприводом, датчик дефор мации, размещенный в рабочей камере, первый формирователь импульсов, два счетчика, цифроаналоговый преобразователь, генератор тактовых импульсов, два ключа управления и блок регистра ции, причем датчик деформации подключен к входу первого формирователя импульсов, выход которого через последовательно соединенные первый счетчик и5 цифроаналоговый преобразователь подключен к первому входу блока. регистрации, второй вход которого соединен с выходом первого ключа управления, первый выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу второ го счетчика, выход второго ключа управления подключен к электроприводунагрузачнаго приспособления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия испытаний,она снабжено датчиком силы, реверсивным счетчиком, блокам сравнения и вторым формирователем импульсов, причемвыход первого формирователя импульсовподключен к входу второго формирователя импульсов, первый выход которогоподключен к первому входу реверсивного счетчика, к второму входу которогоподключен второй выход .генераторатактовых импульсов, второй выход второго формирователя импульсов соединенс вторым входом второго счетчика и од- .ним из входов блока сравнения, к другим входам которого соответственноподключены выходы реверсивного счетчика, первый выход блока сравнения подключен к третьему входу реверсивногосчетчика, к остальным входам которого соответственно подключены выходывторого счетчика, второй выход блока сравнения подключен к входу второго ключа управления, а датчик силыподключен к входу первогоключа управления.1605203 Тп+1 Трт,орректор О, Кравцова изводственно 101 тельский комбинат " тент", г. Ужгород, ул. Гага Составитель И. Плотниковедактор В. Данко Техред Л,Олийнык каз 3452 Тираж 517НИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская н одписноеи открытиям при ГКНТ СССРб д, 4/5