Устройство для испытания грунта на сжимаемость
Владельцы патента RU 2686442:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Изобретение относится к инженерным изысканиям для строительства при исследовании лабораторными методами деформационных свойств грунтов до начала строительства и при реконструкции старых зданий и сооружений. Устройство содержит обойму для образца грунта, основной и пригрузочный штампы с приспособлениями для их раздельного нагружения и измеритель деформаций, в пригрузочном и основном штампах образованы выступы и соответствующие пазы для взаимодействия друг с другом. Приспособление для нагружения пригрузочного штампа выполнено в виде рычажной системы с регулируемым стопором и снабжено измерителем усилий, взаимодействующим с регулируемым стопором посредством рычага нагрузочного приспособления. Пригрузочный штамп имеет фиксаторы положения по высоте и на нём располагаются индикаторы вертикальных перемещений основного штампа и свободной поверхности образца грунта. Диаметр жесткой обоймы превышает диаметр основного штампа. Технический результат: возможность проводить испытания основным штампом большего размера, позволяющего измерять тангенциальные сдвиговые деформации при боковом расширении образца, а также повышение информативности испытания, точности и достоверности получаемых результатов. 1 ил.
Изобретение относится к области инженерных изысканий в строительстве при исследовании деформационных свойств грунтов лабораторными методами до начала строительства и при реконструкции старых зданий и сооружений.
Компрессионный прибор (одометр) состоит из рабочего кольца с внутренними размерами, упомянутыми выше, цилиндрической обоймы, перфорированных вкладыша под рабочее кольцо и штампа и поддона с ёмкостью для воды (ГОСТ 12248-2010. Межгосударственный стандарт. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М., Стандартинформ, 2012 г., 78 с.).
Недостаток прибора состоит в том, что в процессе испытания на нем проявляется малая доля деформаций ползучести (вторичной консолидации). Кроме того не проявляется сдвиговая ползучесть при боковом расширении образца вследствии его нагружении вертикальной нагрузкой.
Наиболее близким аналогом, является устройство для испытания грунта на сжимаемость, включающее обойму для образца грунта, основной и пригрузочный штампы с приспособлениями для их раздельного нагружения и измеритель деформаций, где в пригрузочном и основном штампах образованы выступы и соответствующие пазы для взаимодействия друг с другом; приспособление для нагружения пригрузочного штампа выполнено в виде рычажной системы с регулируемым стопором и снабжено измерителем усилий, взаимодействующим с регулируемым стопором посредством рычага нагрузочного приспособления (Авторское свидетельство СССР. 1423937, м. кл. G 01 N 3/08, БИ №34, 15.09.1988 г.).
Основной недостаток указанного устройства заключается в том, что в нем не приведены геометрические параметры, отличающие его от одометра и основной штамп ограничен по размеру, то есть прибор допускает только частичное проявление боковых деформаций, что приводит к низкой информативности испытания, точности и достоверности получаемых результатов.
Технической задачей изобретения является разработка устройства позволяющего проводить испытания основным штампом большего размера, позволяющего измерять тангенциальные сдвиговые деформации при боковом расширении образца, а так же повышение информативности испытания, точности и достоверности получаемых результатов.
Технический результат достигается тем, что устройство для испытания грунта на сжимаемость включающее обойму для образца грунта, основной и пригрузочный штампы с приспособлениями для их раздельного нагружения и измеритель деформаций, в пригрузочном и основном штампах образованы выступы и соответствующие пазы для взаимодействия друг с другом, приспособление для нагужения пригрузочного штампа выполнено в виде рычажной системы с регулируемым стопором и снабжено измерителем усилий, взаимодействующим с регулируемым стопором посредством рычага нагрузочного приспособления, пригрузочный штамп имеет фиксаторы положения по высоте и на нём располагаются индикаторы вертикальных перемещений основного штампа и свободной поверхности образца грунта, диаметр жесткой обоймы превышает диаметр основного штампа.
Конструкция устройства для испытания грунта на сжимаемость поясняется чертежом Фиг. 1.
Устройство для испытания грунта на сжимаемость включает в себя 1- корпус; 2 - основание корпуса; 3 – обойма; 4 – перфорированный вкладыш; 5 – перфорированный основной штамп; 6 – пригрузочный штамп; 7 – шток; 8 - консоль; 9 – образец грунта; 10 – индикатор; 11 – гайка; 12 – держатель индикатора; 13 – поверхностная марка; 14 – шарик.
Принцип работы устройства следующий. На основание корпуса 2 с перфорированным вкладышем 4 крепится корпус 1.
Образец грунта 9, как правило, ненарушенной структуры, в обойме 3, устанавливается на перфорированный вкладыш 4. На выровненную, плоскую поверхность образца грунта устанавливается пригрузочный штамп 6. Положение пригрузочного штампа 6 фиксируется с помощью консоли 8 и гаек 11. Если испытываются набухающие грунты требуемой консистенции, отличной от природной, с помощью гаек создаётся необходимый зазор между пригрузочным штампом и поверхностью образца для набухания, либо производится постепенно обжатие для уменьшения влажности.
Вертикальная нагрузка к перфорированному основному штампу 5 передаётся штоком 7 через металлический шарик 14. Вся нагрузка прикладывается сразу. По индикаторам 10, установленным с помощью держателей 12, отслеживаются вертикальные перемещения штампа 5 и поверхностных марок 13.
При нагружении основного штампа вертикальные перемещения поверхности образца за пределами штампа не контролируются. Это снижает информативность испытания. В начальной стадии нагружения за пределами основного штампа образуется осадочная воронка, а при наступлении предельного состояния возможен выпор грунта.
Для проявления боковых деформаций, следует принять, что диаметр основного штампа должен быть не менее 70 мм, как это требует ГОСТ 12248-2010 (Межгосударственный стандарт. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М., Стандартинформ, 2012 г., 78 с.) для одометра. Диаметр пригрузочного штампа должен быть больше диаметра основного штампа от 4,3 до 6,0 раз. Высота образца должна составлять от 0,88 до 1,11 диаметра основного штампа. Размер основного штампа в данном случае имеет значение, поскольку глинистые грунты природной структуры неоднородны и могут содержать различные включения.
Устройство для испытания грунта на сжимаемость, содержащее обойму для образца грунта, основной и пригрузочный штампы с приспособлениями для их раздельного нагружения и измеритель деформаций, в пригрузочном и основном штампах образованы выступы и соответствующие пазы для взаимодействия друг с другом, приспособление для нагужения пригрузочного штампа выполнено в виде рычажной системы с регулируемым стопором и снабжено измерителем усилий, взаимодействующим с регулируемым стопором посредством рычага нагрузочного приспособления, отличающееся тем, что пригрузочный штамп имеет фиксаторы положения по высоте и на нём располагаются индикаторы вертикальных перемещений основного штампа и свободной поверхности образца грунта, диаметр жесткой обоймы превышает диаметр основного штампа.
