Способ определения прочностных характеристик грунта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к исследованиям физико-механических свойств грунтов при инженерных изысканиях в строительстве. Целью изобретения является повышение информативности и точности испытаний. Способ включает погружение путем ввинчивания в грунтовый массив винтолопастного наконечника, отрыв со срезом от поверхности массива грунтовой пробки раздельно при нагруженной и ненагруженной нормальным давлением поверхности грунтового массива с одновременным измерением усилия среза. По полученным результатам вычисляют угол внутреннего трения грунта и удельное сцепление грунта, по которым судят о его прочностных характеристиках. Способ осуществляют с помощью устройства, которое содержит опору, взаимодействующую посредством стоек с втулкой, кольцевой пригруз, взаимодействующий посредством стоек с трубчатым элементом, подвижно установленным во втулке опоры с возможностью фиксации от осевого перемещения. Внутри трубчатого элемента концентрично установлена штанга с винтолопастным наконечником, прижимной гайкой и рукояткой вращения. Измерительное приспособление в виде динамометра сжатия размещено между верхним торцом трубчатого элемента и опорным подшипником прижимной гайки штанги. 2 с.и. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 Е 02 D 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4314009/31-33 (22) 05.10.87 (46) 15.12.89. Бюл. № 46 (71) Калининский политехнический и н«титут (72) В. А. Миронов, В. Г. Пигулевский и F. H. Хрусталев (53) 624.131.436(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 373582, кл. Г 02 D /00, 1971.

Авторское свидетельство ГГСР

¹ 777573, кл. «(01 N 33/2,4,,1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРО

НОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ FI Î ОСУ|11F.(".TÁ„ 11..НИЯ (57) И (обретение относится к исс (E(oBBHII:II,: физико-механических «нойств гру нтов пpн

HH)KPHBpHIiIX Изы«ка пнях Н ET)IOHTE .I? E 1 BE. .

Целью изобретения яв.(яс тся повышение информативности и точности испыганий

Гпо«об вкл юча « г погружение путем нви пчивания в грз?ггов?(й массив винтолопа«тноИзоГ>ретение oTHo«HT(я к устройствам для определения физико-механических свойств грунтов при инженерных изы(каниях в строительстве.

Цель изобретения повышение информа"инно«ти и TOчности (спьпаний.

На фиг. 1 изображено устройсгво. общий вид; на фиг. 2 — вид кольцевого прн(руза снизу; на фиг. 3 — фрагмент номограммы для определения показа(елей ирочнссти грунта по извесгным значениям усилий отрыва со срезом грунтовь(х пробок.

Устройство для определения прочностных характеристик грунтов содержит винтолопастной конусный наконечник I, соединенный со шTа Hãoй 2, снабжеI!Hoé рукояткой вращения 3, кольцевую опору 4, же(тко сое„, SU„, 1528862 А 1

2 го наконечника, отрыв со срезом от поверхности массива грунтовой пробки раздельно при нагруженной и ненагруженной нормальным давлением поверхности грунтового массива с одновременным измерением усилия среза. По полученным результатам вычисляют угол внутреннего трения грунта и удельное сцепление грунта, по которым судят о его прочностных характеристиках. Способ осу(цествляют с помощью устройства, которое содержит опору, взаимодействующую посредством стоек с втулкой, кольцевой пригрхз, взаимодействующий посредством стоек с г)рубчатым элементом, подвижно установленным во втулке опоры с возможностью фиксации от осевого переме(цения. Внутри трубчатого элемента концентрично установлена штанга с винтолопастным наконечниho, прижимной гайкой и рукояткой вращения. Измерительное приспособление в виде динамометра сжатия размещено между верхним торцом трубчатого элемента и опор ным подшипником прижимной гайки штанги. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 3 ил. диненную посредством етоеh 5 со втхлкой 6, концентрично и подвижно установленной на трубчатом элементе 7 с рукояткой вращения 8 и прижимной гайкой 9, вращающейся на резьбовом участке трубчатого элемента 7 с возможностью взаимодействия с верхним торцом втулки 6.

С трубчатым элементом 7 посредством стоек 10 жестко соединен кольевой пригруз 11 с калиброванным центральным отверстием, Между прижимной гайкой 12 с рукояткой вращения 13, установленной на резьбовом участке штанги 2, и верхним торцом трубчатого элемента 7 установлен пружинный динамометр 14 с пружиной сжатия 15 и опорным шарикоподшипником 16, а также

1528862 деформометр 17 н виде индикатора часов<зго типа, ползун 18 которого снабжен пластинчатым тормозком 19 и взаимодействует с упором 20 динамометра. Деформометр уcтановлен на кронштейне 21 трубчатого элемента 7. Нижняя рабочая плоскость пригрхза 11 снабжена дугообразными зачистными ножами 22.

Способ реализуется с помощью устройства, изображенного на фиг. 1, следующим образом.

На подготовленную поверхность грунтового массива вертикально уста на вливают устройство с приподнятым с помощью прижимной гайки 9 кольцевым пригрхзом 11.

При вывинченной гайке 12 рукояткой 3 вращают штангу 2 с винтолопастным наконечником 1, ввинчивая его в предварительно пробуренную скважину диаметром, равным диаметру ствола наконечника, на глубину, равную его высоте. После этого навинчнвают с помощью рукоятки вращения 13 прижимную гайку 12 до упора в шарикоподшипник 16 и, продолжая ее дальнейшее вращение, осуществляют осевое перемещение винтолопастного наконечника 1 ввер с после дуюгцим отрывом со срезом от поверхности массива грунтовой пробки llpII этом усилие отрыва передается через опорный парикоподшипник 16 íà пру жинный динамометр 14, пружину сжатия 15, труб. <гый элемс нт 7, прижимную гайкх 9, втулку 6 и через стойки 5 на кольцевую опору 4, находящуюся вне зоны отрыва грунтовой пробки и не влияющую на напряженно-деформированное состояние грунта н зоне отрыва

Деформация пружины сжатия 15 динамометра в момент отрыва грунтовой пробки регистрируется деформометром 17 и фиксируется с помощью пластинчатого тормозка

19, взаимодействующего с ползуном 18 еформометра.

С учетом тарироночной зависимости по показанию деформометра определяют,силие отрыва грунтовой пробки от поверхности, ненагруженной нормальным данлением — P I.

Очищают наконечник 1 от грунта и приводят элементы устройства в исходное положение. Устанавливают устройство рядом на новой точке грунтового массива и с помощью прижимной гайки 9 опускан т кольцевой упор 9 на поверхность грунта между наконечником 1 и кольцевой опорой 4. Действиямя. аналогичными вьцпех казанным, ввинчивают наконечник 1 на заданную глубину. Вращением рукоятки 8 с помощью зачистных ножей 22 выравнивают поверхность грунта под кольцевым пригрузом 11

С помощью рукоятки вращения 13 навинчивают прижимную гайку 12 до х пора в шарикоподшипник 16 и, продолжая ее дальнейшее вращение, осуществляют осевое перемещение нинтолопастного наконечника 1 вверх с последующим отрывом со срезом грунтовой пробки через калиброванное отверстие в кольцевом пригрузе 11, который, воспринимая реактивное усилие отрыва, обес; печивает иное напряженно-деформированное состоянис грунтового массива в зоне отрыва. Деформация пружины сжатия 15 динам<>метра н III»el«olpIII<а грхнтоной пробки

<О регистрируется деформометром 7 и фиксируется с помощьк> пластинчатого тормозка 19, взаимодействующего с ползуном 18 деформометра.

С учетом тарировочной зависимо«ти по показанию деформометра определяют усилие !

5 отрыва грунтовой пробки от поверхности, нагруженной нормальным давлением Рэ .

По предварительно построенной номограмме (фи<. 3), с учстом числовых коэффициентов, зависящих от геометрии винтолопастного наконечника, определяют значения угла внутреннего трс ния <(и удельного

iцепления С, либо вычисляк)т указанные параметры по системе уравнения:

P =(A,,+B С(()10-

Р > — (А <С+ В,С(Д<1 ) 0

25 где Р< и 1. — усилия отрыва со срезом грунтовой пробки при ненагруженной и нагруженной нормальным давлением поверхности, Н;

А;, А, числовые коэффициенты, заниВ,, Вг <. ÿ щие от геометрии ни нтоло30 пастного наконечника, см; — угол внутреннего трения грунTd, град;

С вЂ” удельное сцепление грунта, М! 1 а .

Формула изобретения

1. Способ определения прочностных характеристик грунта, включающий погружение в грунтовый массив путем ввинчивания

4Q нинтолопастного наконечника на глубину, равную его высоте, отрыв со срезом от поверхности массива грунтовой пробки с одновременным измерением усилия среза, определение прочностных характеристик грунта по полученным результатам, отличаюи(ийся

45 тем, что, с целью повышения информативности и точности испытаний, отрыв со срезом грунтовой пробки от поверхности массива производя путем осевого перемещения нинтолопастного наконечника раздельно при

50 нагруженной и ненагруженной нормальным давлением поверхности массива, вычисляют угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта по системе уравнений

Pl= (А C+ В,Ctg(()10-

Р =- (А C+BCtg<() 10 где Р< и Р усилия отрыва со срезом грунтовой пробки при ненагруженной и нагруженной нормальным давлением поверхности, Н;

1528862

Аь А2 — числовые коэффициенты, заВ В2 висящие от геометрии винтолопастного наконечника, см, ч — угол внутреннего трения грунта, град.;

С вЂ” удельное сцепление грунта, МПа, по которым определяют прочностные характеристики грунта.

2. Устройство для определения прочностных характеристик грунта, включающее опору с втулкой, трубчатый элемент с прижимной гайкой и опорным подшипником, концентрично установленный в опоре, штангу с винтолопастным наконечником и рукояткой вращения, пропущенную внутри трубчатого элемента, и измерительное приспособление, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности и точности испытаний, устройство снабжено кольцевым пригрузом, трубчатый элемент — рукояткой вращения, штанга — прижимной гайкой с рукояткой вращения, а измерительное приспособление выполнено в виде динамометра сжатия со сквозным центральным отверстием под штангу и размещено между верхним торцом трубчатого элемента и опорным подшипником, а кольцевой пригруз жестко связан с трубчатым элементом, подвижно установленным во втулке опоры с возможностью фиксации от перемещения с помощью прижимной гайки.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что кольцевой пригруз со стороны рабочей плоскости снабжен зачистными ножами.

1528862

22

p,,í р

)70

5?0

5<0 !

00«

?90

?00

?60

?50

2<0

?0С

<70

Фиг 9 (.о<тавот«ль I I. 1 н«T

Ре:(иктор М Токсин 1«вред И. Beрсч Корректор М Васи

За; 1> Ч 211 1 ира и «<9 (1().( изоб <ет «ниии и открытиям при ГI< .11Т (;О:1з

I 13035, Москва. Ж 35, Рамшска<(наб, д. 4(5

Пронзав (сгвс нно-издательский комбинат «Г!атент>, г. Ун<город, у.l Гагарина, 1() I