Прибор для определения деформационных и прочностных свойств грунтов

Авторы патента:

G01N33/24 - грунтов (G01N 33/42 имеет преимущество)

E02D1/00 - Основания и фундаменты; котлованы; насыпи (для гидротехнических сооружений E02B); подземные и подводные сооружения

Владельцы патента RU 2753244:

Кятов Нурби Хусинович (RU)

Изобретение относится к строительству применительно к определению деформационных и прочностных свойств грунтов. Прибор содержит гильзу для образца грунта, перфорированные днище и поршень, механизм нагружения поршня, по меньшей мере, два размещенных в поршне штампа, составленных из втулок, вставленных друг в друга, и механизм нагружения штампов. Достигается расширение технических возможностей, а также повышение точности и достоверности определения. 5 ил.

Изобретение относится к строительству, и, в частности, к устройствам для определения деформационных и прочностных свойств грунтов.

Известен прибор для определения показателя прочности грунтов CBR - California Bearing Ratio (ASTMD 1883-07 Standard Test Method for CBR of Laboratory-Compacted Soils. 2007).

Прибор состоит из цилиндрической формы для образца, штампа с отверстием по центру, поршня, проходящего через это отверстие, механизма нагружения. Образец испытуемого грунта помещается в форму, на его поверхности размещают штамп и поршень, на штамп устанавливают грузы и с помощью механизма нагружения в образец вдавливают поршень на заданную глубину. Показатель CBR вычисляют как отношение усилия, необходимого для погружения поршня в испытуемый грунт к усилию, необходимому для погружения поршня в эталонный материал (обычно известняк).

Недостатком прибора и метода является невозможность определения характеристик сжимаемости и прочности грунтов, используемых в практике проектирования: модуля деформации, угла внутреннего трения, удельного сцепления

За прототип изобретения принят наиболее близкий к предлагаемой конструкции прибора известный прибор для определения деформационных и прочностных свойств грунта [1], включающий гильзу для образца грунта, перфорированные днище и поршень, механизм нагружения поршня, плоский круглый штамп, расположенный в цилиндрической выемке, устроенной на поверхности поршня, контактирующей с образцом, и механизм нагружения штампа. При этом центр штампа может быть смещен относительно оси прибора или совпадать с ней.

Известный прибор [1] имеет индивидуальные эксплуатационные и конструктивные возможности для определения деформационных и прочностных свойств грунта, преимущественно торфа. Недостатком прибора является невозможность определения деформационных и прочностных свойств грунта с учетом влияния соотношения площадей поршня и штампа.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в расширении технических возможностей прибора и повышении точности и достоверности определения деформационных и прочностных характеристик грунта.

Поставленная задача решается таким образом, что прибор для определения деформационных и прочностных свойств грунтов, включающий гильзу для образца грунта, перфорированные днище и поршень, механизм нагружения поршня, плоский круглый штамп, диаметр которого меньше диаметра поршня, размещенный в цилиндрической выемке на нижней поверхности поршня и механизм нагружения штампа, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя, размещенными в поршне, штампами, составленными из втулок, вставленных друг в друга.

Технический результат заключается в расширении технических возможностей прибора за счет конструктивного решения поршня и штампов, составленных из втулок, вставленными друг в друга, и тем самым обеспечения возможности определения характеристик грунта с учетом ряда факторов, например, соотношение площадей поршня и штампа, влияющих на результаты измерений, а следовательно, повысить точность определения свойств грунта. Кроме того, обеспечение возможности проведения опытов в компрессионном приборе штампами различной площади по методике ограниченного бокового расширения, основанного на том, что при загружении грунта местной нагрузкой, он испытывает ограниченное боковое расширение, подобное расширению элементарного объема в фунтовой среде ([2], [3] с. 212) позволяет определять свойства грунта в условиях наиболее приближенных к процессам, происходящим в грунте основания, т.е. позволяет более достоверно моделировать напряженное состояние грунта в основании.

Конструкция прибора поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан разрез прибора в исходном состоянии, на фиг. 2 - разрез прибора после завершения этапа компрессионного загружения образца грунта, на фиг. 3 - разрез прибора в процессе испытания образца грунта первым штампом, на фиг. 4 - разрез прибора в процессе испытания образца грунта вторым штампом, на фиг. 5 - разрез прибора в процессе испытания образца грунта третьим штампом.

Прибор включает гильзу 1, перфорированное днище 2, через которое дренируется поровая вода, камеру с водой 3 со сливным отверстием 4, перфорированный поршень 5, усилие на который создается механизмом нагружения 9, втулки 6 и 7 и штамп 8, усилия к которым прикладывается с помощью второго механизма нагружения 10 с дополнительными съемными устройствами 12 и 13, в результате которых грунт испытывает ограниченное боковое расширение 11.

Прибор для определения деформационных и прочностных свойств грунтов работает следующим образом.

На первом этапе испытаний проводится компрессионное сжатие образца грунта (фиг. 2). С помощью механизма нагружения 9 на поршень 5 создается усилие и выполняются замеры деформаций образца грунта (устройство для измерения деформаций не показано). Штампы, устроенные в поршне и составленные из втулок, вставленными друг в друга, перемещаются вместе с ним. По результатам испытаний на первом этапе определяют модуль деформации и коэффициент консолидации образца грунта.

После завершения компрессионных испытаний при помощи второго механизма нагружения 10 путем вдавливания штампа 8 (фиг. 3) приступают к проведению опыта по методике ограниченного бокового расширения, основанного на том, что при загружении грунта местной нагрузкой, он испытывает ограниченное боковое расширение 11, подобное расширению элементарного объема в грунтовой среде. При этом давление под поршнем 5 и втулками 6 и 7 с помощью механизма нагружения 9 поддерживается неизменным, при этом положение поршня 5 с втулками 6 и 7 не зафиксировано, он может перемещаться вверх или вниз. Нагрузка на штамп 8 постепенно увеличивается ступенями и строится график зависимости осадки штампа 8 от давления под ним, по которому судят о деформационных и прочностных свойствах грунта.

Испытания путем вдавливания штампа, состоящего из втулки 7 и штампа 8 (фиг. 4) проводят аналогичным образом. Давление под поршнем 5 и втулкой 6 с помощью механизма нагружения 9 поддерживается неизменным, при этом положение поршня 5 с втулкой 6 не зафиксировано, он может перемещаться вверх или вниз. Нагрузка на штамп, состоящего из втулки 7 и штампа 8, постепенно увеличивается ступенями и строится график зависимости осадки штампа от давления под ним, по которому судят о деформационных и прочностных свойствах грунта. -

Испытания путем вдавливания штампа, состоящего из втулок 6 и 7 и штампа 8 (фиг. 5) проводят также аналогичным образом. Давление под поршнем 5 с помощью механизма нагружения 9 поддерживается неизменным, при этом положение поршня 5 не зафиксировано, он может перемещаться вверх или вниз. Нагрузка на штамп, состоящего из втулок 6 и 7 и штампа 8, постепенно увеличивается ступенями и строится график зависимости осадки штампа от давления под ним, по которому судят о деформационных и прочностных свойствах грунта.

Предлагаемый прибор позволяет проводить опыты штампами различной площади по методике ограниченного бокового расширения, определять как деформационные, так и прочностные свойства грунта с учетом влияния соотношения площади поршня и штампа. В зависимости от продолжительности проведения опытов и соотношения площадей поршня и штампа, прочностные характеристики можно определять в условиях консолидированно-дренированных и неконсолидированно-недренированных испытаний.

Источники информации:

1. Патент РФ RU 2558819 С1 от 27.05.2014.

2. Сжимаемость грунтов по результатам испытаний в стабилометре. Г.И. Швецов, д.г.-м.н., профессор, член-корр. РААСН; Л.В. Куликова, д.т.н., профессор, АлтГТУ им. И.И. Ползунова; В.Г. Казанцев, д.т.н., профессор, Бийский технологический институт Источник: https://mining-media.ru/ru/article/68-newtech/500-szhimaemost-gruntov-po-rezulyatam-ispytanij-v-stabilometre

3. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов / Учебное пособие. - М.: Издательство: Ассоциации строительных вузов, 2005. - 488 с.

Прибор для определения деформационных и прочностных свойств грунтов, включающий гильзу для образца грунта, перфорированное днище и поршень, механизм нагружения поршня, штамп, размещенный в цилиндрической выемке на нижней поверхности поршня, диаметр которого меньше диаметра поршня, и механизм нагружения штампа, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере двумя размещенными в поршне штампами, составленными из втулок, вставленных друг в друга.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к способам изучения водной эрозии и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и природообустройстве. Способ определения тальвега на агроландшафтах склоновых земель в полевых условиях включает применение технического средства профилирования дневной поверхности, в котором замеряют профиль дневной поверхности почвы по окружности.

Способ определения тальвега на агроландшафтах склоновых земель в полевых условиях // 2751645

Способ определения магнитной восприимчивости почв малогабаритным каппаметром в лабораторных условиях // 2750028

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для определения магнитной восприимчивости почв в лабораторных условиях. Способ определения магнитной восприимчивости почв в лабораторных условиях с помощью малогабаритного каппаметра КМ-7 осуществляется посредством одновременного измерения объемной магнитной восприимчивости (χоб.) и определения плотности (р) растертой воздушно-сухой почвы массой (m), помещенной в объем контейнера (v), изготовленного из немагнитного материала, по формуле: p=m/v и дальнейшего определения удельной магнитной восприимчивости (χуд.) по формуле: χуд.=χоб./р.

Способ определения эффективного водородного индекса флюидов, полностью или частично насыщающих поровое пространство естественно-насыщенных образцов горных пород // 2748894

Изобретение относится к определению свойств пластовых флюидов, одновременно находящихся в поровом пространстве образца горной породы. При осуществлении способа отбирают несколько естественно-насыщенных образцов горной породы, относящихся к одному пласту, таким образом, чтобы на одно место взятия приходилось 2 образца.

Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала // 2748565

Изобретение относится к измерительным приборам. Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала содержит диск с буртиком, полый цилиндр, механизм подъема и измерительный узел.

Метод дискретных элементов для моделирования развития разлома в породе, окружающей штрек // 2746748

Представлен метод дискретных элементов для моделирования развития разлома в породе, окружающей штрек, который включает: взятие колонок породы из угольного пласта в месторождении и запись значений RQD, наблюдение за деформацией штрека и выполнение статистического анализа характеристик распространения разломов в угольном пласте; испытание механических параметров образцов угольной породы в помещении и вычисление прочности породной массы в соответствии со значениями RQD; создание численной модели путем использования модуля UDEC-Trigon для регулировки параметров для обеспечения соответствия прочности породной массы и коррекцию параметров модели; и создание численной модели проектного масштаба для регулировки параметров для обеспечения соответствия характеристикам деформации в месторождении, и, в конечном итоге, имитация развития разлома в породе, окружающей штрек.

Датчики заделывания семенной борозды // 2744801

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к сельскохозяйственному орудию, имеющему датчик заделывания борозды. Сельскохозяйственное орудие включает узел нарезания борозды, узел заделывания борозды и датчик заделывания борозды.

Способ контроля химических параметров действующей станции по обогащению полезных ископаемых или подготовке воды, система, предназначенная для этого, и обрабатывающая станция, содержащая такую систему // 2742577

Изобретение относится к способу контроля химических параметров на действующей станции по обогащению полезных ископаемых или по подготовке воды, содержащему этапы, на которых: непрерывно отбирают пробы потока шлама из технологического потока в действующей станции по обогащению полезных ископаемых или по подготовке воды; заполняют отобранным шламом пробоотборную камеру, расположенную на территории станции; измеряют химический состав пульпы в отобранном шламе в пробоотборной камере; анализируют измеренные данные о химическом составе пульпы, причем проанализированные данные о химическом составе пульпы представляют собой один из следующих параметров: уровень рН, окислительно-восстановительный потенциал Eh, растворенный кислород, температура, проводимость, потребность в кислороде и степень окисления пульпы; предоставляют проанализированные данные о химическом составе пульпы в интерфейсный элемент оператора станции в режиме реального времени; опорожняют пробоотборную камеру и повторно заполняют пробоотборную камеру отобранным шламом.

Способ контроля качества обработки почвы на агроландшафтах в полевых условиях // 2741746

Использование: для контроля качества обработки почвы на агроландшафтах в полевых условиях. Сущность изобретения заключается в том, что применяют техническое средство профилирования дневной поверхности почвы с размещенным на нем дальномером, которое устанавливают в образованную борозду после прохода машинно-тракторного агрегата, определяют по окружности профили поверхностей необработанного участка, борозды и обработанного участка, по полученным данным определяют глубину вспашки и ее равномерность, применяя метод скользящего среднего для массива данных, устанавливают величину глыбистости и гребнистости поверхности пашни, по уравнениям регрессии, полученным по данным вдоль линий наибольшего наклона на необработанном и обработанном участках поля, рассчитывают уклон дневной поверхности почвы участка поля и коэффициент вспушенности, а прямолинейность вспашки определяют путем установки дальномера над стенкой борозды на некотором расстоянии от стойки профилографа, его поворотом в продольно-вертикальной плоскости и вокруг стойки, измерением угла отклонения борозды на заданном расстоянии длины гона γп, при котором произошло скачкообразное изменение данных, определяемое стенкой борозды на заданном расстоянии, и рассчитывают отклонение от прямолинейности вспашки по выражению Δ=sinγп в %.

Радиоволновой способ дистанционного определения содержания глинистой фракции в почвогрунтах // 2741013

Предложен радиоволновой способ дистанционного определения содержания глинистой фракции в почвогрунтах, характеризующийся тем, что проводят измерение в надир на частоте 433 МГц коэффициента отражения от почвогрунта, не покрытого растительностью, с влажностью, превышающей максимальное содержание связанной воды, и определяют массовую долю глинистой фракции С в почвогрунте из соотношения: где С - массовая доля содержания глинистой фракции в почве (частицы размером менее 0,002 мм), Rdb - модуль амплитуды коэффициента отражения, выраженный в дБ.

Штамп для определения деформационных свойств грунтов // 2751302

Изобретение относится к строительству и, в частности, к устройствам для определения деформационных свойств грунтов. Штамп для определения деформационных свойств грунтов включает плоский диск с ребрами жесткости, стол для установки домкрата.