Установка для испытания образцов грунта на трехосное сжатие

(191 (1 4 с 01 11 3/10 щ(Ъ.фП;, ъ ,й. Л,ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ СВИ ический инсомола ачев ага связных оптической аций. - Ос ика гр н ю ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Христофоров В.С, и Кнов В.Н. Исследование негрунтов в стабилометре ссистемой измерения дефорнования, фундаменты и мехтов, 1979, М 3, с. 13-16(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЬ 1 ТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГРУНТА НА ТРЕХОСНОЕ СКАТКЕ(57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытаний на прочность притрехосном сжатии. Цель изобретения -повышение точности испытаний. На силовой раме 1 установлены рабочая камера 2 для образца 3, узел 6 осевогокинематического нагрухения, узел 7осевого статического нагружения, узелбокового нагружения, выполненный ввиде стабилизатора давления, сообщенного с рабочей камерой 2. Устройстважения, узла 7 осевого статическогонагружения и стабилизатора давления,создающего боковое нагружение. Измерение продольной и поперечной деформаций образца 3 осуществляется тензометрами 32 и 33 соответственно, контроль осевого усилия - тенэодатчиками29 и контроль бокового нагружения -,тензоманометрам 34, .2 э.п. ф-лы,7 ила 1425516 для измерения продольной и поперечной деформаций образца 3 выполнены н виде тензометров 32 и 33 соответственно, устройство для измерения осевого усилия - в виде тензодатчиков 29, устройство для измерения давления в в виде тензоманометра 34. При включении установки происходит трехосное нагружение образца 3 с помощьюузла 6, кинематического осевого нагру Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам, для испытания на прочность сыпучих имапопрочных материалов при трехосном: общий вид; на фиг. 2 - сечение А-Ана фиг. 1; на фиг, 3 - схема узла 1 Обокового нагружения; на фиг. 4 - раэрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - тензометр для измерения продольной деформа.ции образца; на фиг. 6 - вид Б нафиг. 5; иа Фиг, 7 - тензометр для из- "5мерения поперечной деформации,Установка содержит силовую раму1, установленного в ней рабочую камеру 2 дпя образца 3, узлы осевого и.бокового нагружения, устройства дляизмерения продольной и поперечнойдеформаций образца 3, осевого усилия,давления в камере, порогового давления в образце 3, систему регистрацииУрезультатов измерений блок 4 управления и опорную плиту 5, установленную на раме 1 и предназначенную дляразмещения нескольких рабочих камер 2,30Узел осевого нагружения комбинированный и состоит йэ узла б осевого ки"нематического нагружения, ньптолненно-го, например, в виде шагового электро"двигателя с механическим редуктороми электронным блоком управления, для 35сообщения поступательного перемещениярабочим камерам 2, и узла 7 осевогостатического нагружения, состоящегоиз калиброванных грузов со штоком. 2Узел бокового нагружения выполнен в виде стабилизатора давления, состоящего иэ последонательно соединенных воздушного компрессора 8 с электроприводом 9, ресивера 10, обратногоклапана 11, дополнительного ресивера 12 с датчиками 13 давления, блока 14 очистки и нормализации температуры сжатого воздуха, содержащего вертикально установленные баллоны 15, имеющие вход внизу, а выход внерху, и масляный фильтр 16, блока 17 стабилизации, состоящего из редукционных клапанов 18 и 19, и блока 20 редуцирования данления, сообщенного с рабочей камерой 2 и состоящего иэ параллельно соединенных пневморедукторов 21,Рабочая камера 2 содержит днище 22 с пьедесталом 23 для образца 3 в эластичной оболочке 24 с нагрузочным штампом 25 и уплотнительиыми кольцами 26. В днище 22 проходит дренажный канал и выводы проводников от устройств 27 для измерения порогоного давления в образце 3, соединенные с системой регистрации результатов,На днище 22 через уплотнение установлены стенки из оргстекла, на которые через уплотнение установлена крьппка со штуцером 28, соединяющим объем рабочей камеры 2 с узлом бокового нагружения. ВВ центре крьппки закреплена втулка, через которую проходит шток узла 7 осевого статического нагружения, имеющий тензочувствительный участок, на котором закреплено устройство для измерения осевого усилия, состоящее иэ тенэодатчиков 29, В канале штока проходят проводники от тензодатчиков 2914255к системе регистрации результатов через герметичный вывод 30 в корпусештока. Через штамп 25 и стенку рабочей камеры 2 проходит дренажный ка 5нал." Через герметичный вывод 31,расположенный в днище 22 рабочей камеры 2, проходят к системе регистрации результатов проводники от уст-.ройств для измерения продольной и 10поперечной деформаций образца 3, выполненные в виде установленных на .образце, 3 тензометров 32 и 33 соответственно. В днище 22 расположеноустройство для измерения давления з 15камере 2, представляющее собой тензометр 34,Тензометр 32 для измерения продольной деформации образца 3 содержиттензочувствительную скобу 35, состоящую иэ двух трубчатых рамок 36,одни концы которых связаны тензопластииой 37, а другие через шарнир соединены с игольчатыми опорами 38, имеющими фпанец 39 и съемный фиксатор 2540. Игольчатая опора 38 предназначена для внедрения в образец 3 черезэластичную оболочку 24. Фланец 39соединен с игольчатой опорой 38 пайкой, а с оболочкой 24 - клеевым соединением.4Тензометр 33 для измерения поперечной деформации образца 3 содержитгибкую неметаллическую ленту 41, тензочувствительную скобу 42, состоящуюиз двух полуколец 43, одни концы которых связаны тенэопластиной 44, адругие - натяжной пружиной 45, и спомощью шарниров 46 скрепленыо с концами ленты 41, которая предназначена щдля охватывания образца 3.Блок 4 управления имеет регулятор47 верхнего предела давления и регулятор 48 нижнего предела давления иэлектрически соединен с датчиками 13. давления дополнительного ресивера 12и с электроприводом 9 воздушного компрессора 8,Система регистрации резульгатов содержит информационно-измерительный50 комплекс и универсальную электронно- вычислительную машину.Установка работает следующим образом.Образец 3 в эластичной оболочке 24 устанавливается на пъедестал 23, .в оболочку 24 вводится нагрузочный штамп 25 и надеваются уплотнительные 164.кольца 26. С помощью специального шаблона на образце 3 намечаются места крепления опор 38 тензометров 32 для измерения продольной деформации образца 3, имеющих установочную базу, равную половине высоты образца 3, В намеченных местах оболочки 24 и на фланцы 39 наносится слой клея и игольчатая опора 38 внедряется в образец 3. На опоры 38 устанавливаются тензометры 32 и фиксируются резиновыми фиксаторами 40 р На нескольких уровнях в пределах установочной базы тензометров 32 для измерения продольной деформации образца 3 монтируются тензометры 33 для измерения поперечной деформации образца 33, при этом пружина 45 обеспечивает натяжение и плотное прнлегание гибкой неметаллической ленты 41 к эластичной оболочке 24, необходимые для удержания тензометра 33 на образце 3, Проводники от тензометров 32 и 33 через герметичный вывод 31 выводятся к системе регистрации результатов измерений,Устанавливается стенка из оргстекла, через штамп 25 и стенку рабочей камеры 2 выводится дренажный канал и закрепляется крышка рабочей камеры 2Шток узла 7 осевого нагружения вводится в соприкосновение со штампом 25Устанавливается необходимый режим работы компрессора 8. Для этого регулятором 47 задается верхний предел давления Р , в дополнительном ресивере 12, а регулятором 48 - нижний предел давления Р , Подается напряжение на блок 4 управления. При достиже. нии в дополнительном ресивере 12 верхнего предела давления сигнал от датчика 13 поступает на блок 4 управления, При этом отключается электропривод 9, а полость ресивера 12, благодаря обратному клапану 11, отсекает- ся от полости ресивера 10, где давление падает вследствие утечек через кольца компрессора 8. При снижении давления в ресивере 12 до нижнего предела в блоке 4 управления выраба тывается сигнал на включение электро- привода 9. Сжатый воздух, проходя через вертикально установленныебаллоны 15 блока 14 очистки и нормализации температуры, очищается от пыли, паров воды и масла за. счет того, что вход в баллоны 5 располокен внизу, а выход - вверху, и постепенно при 1425516обретает окружающую температуру. Окончательная очистка сжатого воздухаосуществляется масляным фильтром 16,Клапаны 18 и 19 блока 17 стабилизации настраиваются таким образом,чтобы при давлении в ресивере 12 нанижнем пределе давление на выходеклапана 18 составляло (Ое 85 09)Рмне.а на выходе клапана 19 - (0,8-0,85)8 Р. Редукторы 21 блока 20 редуцировайия давления настраивают на требуемое в каждой рабочей камере 2 дав,ление, Если это давление не превьпдает О, 75 Р , то его колебание состав",ляет .не более 1% от разницы междуРмюкси Рмвч при изменении давления вресивере 12 между верхним и ккжнимпределамн, Исходя иэ этих соображений, выбирают Рмц и Р: нижний предел давления принимается на третьвыше наибольшего давления в рабочихкамерах 2, а верхний предел на 12 атм больше РОсевое нагружение образца 3 осуществляется следующим образом.Если испытываются образцы 3 природного грунта, то вначале проводится реконсолидация, т,е. выдержка принапряжениях, равных природньгм. Дчя,этого в рабочей камере 2 с помощьюредуктора 21 создается давление, рав:ное горизонтальным напряжениям в массиве грунта. Вертикальное природноенапряжение обычно больше горизонтального, поэтому на шток узла 7 асево-го статического нагружения устанавливаются калиброванные грузы. Выбирается требуемая скорость нагружения ивключается электропривод узла 6 осе"вого кинематического нагружепия, который с постоянной скоростью перемещает опорную плиту 5, Рабочая камера2 с образцом 3 перемещается вместе сопорной плитой 5, пагрузочньпг штамп25 упирается в шток, создавая усилиена образце 3, которое фнксирутся тензодатчиком 29.Продольная деформация образца 3приводит к взаимному смещению опор38 тензометров 32, которое вызываетизгиб тензопластины 37, жесткость которой значительно меньше жесткостискобы 35, меняя тем самым сопротивление тензочувствительных датчиков.Датчики преобразуют деформацию в электрические сигналы, которые передаются на систему регистрации результатовизмерений, 45 50виде стабилизатора давления состоя 4 Э щего иэ последовательно соединенных5 10 15 20 25 Изменение поперечных размеров об-разца 3 при деформировании вызывает изгиб тензочувствительной скобы 42 тензометра 33, При этом деформация концентрируется в тензопластине 44 вследствие ее малой жесткости по сравнению с жесткостью полуколец 43,Давление в рабочей камере 2 измеряется тензоманометром 34, соединенным с системой регистрации результатов, Устройства 27 для измерения порового давления в образце 3 также работают по принципу тензоманометра.Испытание по недренированной схеме проводится следующим образом.После заданного всестороннего сжатия образца 3 включается электропривод узла 6 осевого кинематического нагружения. Деформирование образца 3 при постоянном давлении в камере 2 ведет к изменению объема образца 3. Наблюдая с помощью системы регистрации результатов за значениями объемной деформации образца 3, изменяют давление в камере 2 таким образом, чтобы объемная деформация была близка к нулевой. Испытание проводится при открытом поровом пространстве и могут осуществляться, как при природной влажности, так и в водонасыщенном состоянии. Водонасыщениепроводится через дренажный канал,проходящий в днище 22. рабочей камеры 2, а отвод воды - через дренажный канал, проходящий через нагрузочный . штамп 25 и стенку рабочей камеры 2.Предлагаемая установка позволяет проводить систематические исследования структурной прочности грунтов природного сложения Формул а из обретенияУстановка для испытания образцов грунта на трехосное сжатие, содержащая силовую раму, установленную в ней рабочую камеру для образца, узлы осевого и бокового нагружения, устройства для измерения продольной и поперечной деформаций образца, осево" го усилия, давления в камере и порового давления в образце и систему регистрации результатов измерений,о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повьппения точности испытаний, узел бокового нагружения выполнен ввоздушного компрессора с электроприводом, ресивера, обратного клапана, дополнительного ресивера с датчиками давления,. блока очистки и нормализа 5 циитемпературы подаваемого в рабочую камеру сжатого воздуха, блока стабилизации и блока редуцирования, сообщенного с рабочей камерой, устройства для измерения продольной и поперечной 10 деформаций выполнены в виде тензометров, устройства для измерения осевого усилия - в виде тензодатчиков и устройство дпя измерения давления - в виде тензоманометра, а установка 1 б снабжена блоком управления, вход которого электрически соединен с датчиками давлейия дополнительного ресивера, а выход - с электроприводом ком-. прессора, и герметичным выводом к сис-уО теме регистрации результатов измерений.2, Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что тензометры для измерения продольной деформации предназначены для установки на образце на базе, равной половине его высоты, тензометры для измерения поперечной де-. формации предназначены для установки на нескольких уровнях в пределах этой базы, а тензодатчики закреплены на узле осевого нагружейия внутри рабочей камеры.3. Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена опорной плитой, установленной на раме и предназначенной для размещения на ней нескольких рабочих камер.4255 б оставитель В.Плехред И,Дидык аков рректор М,Демчик Редактор Г.Волков Заказ 4760/ Тираж 8 и роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ВИИП по 3035, осударственн лам изобрете ква, Ж, Р Подпкомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5