Устройство для штампового испытания грунта

Авторы патента:

E02D1/08 - Основания и фундаменты; котлованы; насыпи (для гидротехнических сооружений E02B); подземные и подводные сооружения

Владельцы патента RU 2772029:

Мочалов Иван Владимирович (RU)

Изобретение относится к области инженерных изысканий, а именно к определению механических свойств грунта в полевых условиях методом штамповых испытаний. Устройство для штампового испытания грунта содержит верхнюю опору и штамповую плиту с рамой, между которыми расположены гидроцилиндр, соединенный с насосом, и датчик силы, реперную раму с опорами, соединенную с датчиком перемещения, датчик силы и датчик перемещения соединены с контроллером. Насос выполнен шестеренчатым, соединен через редуктор с электродвигателем, соединенным с контроллером. Рама выполнена с возможностью установки датчика перемещения по центру штамповой плиты, датчик силы выполнен в виде тензорезисторного датчика, установленного на верхней поверхности рамы, реперная рама выполнена отдельно стоящей. Технический результат состоит в снижении габаритов и энергоемкости устройства для испытания грунта, упрощении конструкции устройства для испытания грунта, повышении точности измерений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области инженерных изысканий, а именно к определению деформационных свойств грунта в полевых условиях методом статических нагрузок на штамп.

Известно устройство для испытания грунта (по патенту RU2510440), снабженное сервоприводом, установленным на упорной балке, датчиком крутящего момента, закрепленным на штанге с кольцевым штампом, датчиком силы, закрепленным в нижней части сервопривода, датчиком вертикальных перемещений, установленным на реперерной раме. Сервопривод, датчик силы, датчик крутящего момента, датчик вертикальных перемещений подключены к контроллеру, образуя измерительную систему с прямой и обратной связью между датчиками и сервоприводом. Технический результат состоит в повышении точности нагружения и измерения путем автоматического контроля проводимых испытаний. Его недостатком является высокая энергоемкость.

Известно устройство для испытания грунта (по патенту JP2010210559A, выбрано в качестве прототипа), содержащее верхнюю опору и нижнюю опору с рамой, между которыми расположены гидроцилиндр, соединенный с насосом и датчик силы, реперную раму с датчиком перемещения, датчик силы и датчик перемещения соединены с контроллером. Недостатками известного устройства являются большие габариты, высокая энергоемкость, поскольку, для создания давления в гидроцилиндре используется постоянно работающий мощный мотор, а управление гидроцилиндром осуществляется c помощью электронных игольчатых клапанов, соединенных с контроллером.

Технической задачей изобретения является снижение габаритов и энергоемкости устройства для испытания грунта. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства. Кроме того, повышается точность измерений.

Технический результат достигается в устройстве для штампового испытания грунта (далее, также, - устройство), содержащем верхнюю опору и штамповую плиту с рамой, между которыми расположены гидроцилиндр, соединенный с насосом и датчик силы, реперную раму с датчиком перемещения, датчик силы и датчик перемещения соединены с контроллером. Насос выполнен шестеренчатым, соединен соединен с контроллером. Рама выполнена с возможностью установки датчика перемещения по центру штамповой плиты. Датчик силы выполнен в виде тензорезисторного датчика, установленного на верхней поверхности рамы. Верхняя опора может быть выполнена в виде шаровой опоры. Между штамповой плитой и рамой установлена штанга.

Изобретение поясняется рисунками:

фиг. 1 – устройство для штампового испытания грунта в сборе, внешний вид.

фиг. 2 – принципиальная схема устройства для испытания грунта;

фиг. 3 – верхняя опора и штамповая плита с рамой, гидроцилиндром, тензодатчиком, с датчиком перемещения, установленным по центру штамповой плиты;

фиг. 4 – верхняя опора и штамповая плита с рамой и со штангой

Устройство для штампового испытания грунта содержит верхнюю опору 1 и штамповую плиту 2, между которыми расположена рама 3.

В качестве верхней опоры 1 может использоваться шаровая опора, имеющая опорную поверхность, подвижную в свободном (ненагруженном) состоянии относительно плоскости штамповой плиты 2. Верхняя опора 1 упирается сверху в пригруз с весом больше рабочего усилия (может быть использована крупногабаритная строительная техника), штамповая плита 2 упирается в испытумею поверхность. Между верхней опорой 1 и рамой 3 расположены гидроцилиндр 4 и датчик силы 6.

Дополнительно, между штамповой плитой 2 и рамой 3 может быть установлена штанга 11, позволяющая передавать услилие на заглубленную штамповую плиту 2 (фиг. 4).

Датчик силы 6 выполнен в виде тензорезисторного датчика, установленного на верхней поверхности рамы 3. Таким образом, при работе гидроцилиндра 4 усилие между опорами может быть измерено датчиком силы 6.

Гидроцилиндр 4 соединен гидравлической линией 7 с шестеренчатым насосом 8 (показан условно, в компоновке с редуктором и электродвигателем). При вращении шестерён насоса в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение, за счёт этого в полость всасывания поступает рабочая жидкость, которая перемещается зубьями в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания. Шестеренчатый насос 8 снабжен редуктором с вращающим его электродвигателем и управляется контроллером 9. Для соединения с контроллером 9 может использоваться беспроводой канал связи (показан пунктиром). Редуктор позволяет использовать электродвигатель меньшего размера, для создания такого же вращательного момента, а также, повышает точность управления вращением шестереночного насоса 8.

Использование шестеренчатого насоса 8, соединенного с контроллером 9 позволяет точно регулировать давление, что повышает точность измерений. Контроллер 9 может быть реализован на основе микропроцессора к которому подключены: аналого-цифровой преобразователь (для получения точных цифровых показателей с датчиков), электронный Ш-мост для управления нагрузкой, подаваемой на электродвигатель. Устройство может быть оснащено соединенными с контроллером 9 экраном и органами управления для выбора необходимой методики проведения испытаний.

Слив и нагнетение давления осуществляется за счет вращения шестеренчатого насоса 8 в разных направлениях. Управление подачей давления реализовано за счет обратной связи от датчика силы 6 и вращения электродвигателя в разных направлениях импульсами подаваемыми контроллером 9. За счет пауз между вращениями электродвигателя, масло практически не нагревается, уменьшается его слив сквозь шестеренчатый насос 8, что повышает энергоэффективность устройства.

Устройство также включает реперную раму 10 с опорами 12, с датчиком перемещения 5, соединенного с контроллером 9. При этом, рама 3 выполнена с возможностью установки датчика перемещения 5 по центру штамповой плиты 2. Так, рама 3 может быть выполнена в виде штанг, обеспечивающих возможность проведения испытаний на глубине. Датчик перемещения 5 таким образом, закреплен соосно колонне, образованной верхней опорой 1, гидроцилиндром 4, датчиком силы 6, рамой 3, штамповой плитой 2. Датчик силы 6 и датчик перемещения 5 соединены с контроллером 9, преимущественно, при помощи беспроводных каналов связи (показаны пунктирными линями). Использование в качестве верхней опоры 1 шаровой опоры повышает точность измерений, поскольку происходит компенсация непараллельности верхней плоскости шаровой опоры и плоскости штамповой плиты.

Реперная рама 10 является отдельно стоящей от этой колонны, что позволяет удалить ближайшую точку опоры реперной рамы 10 от средней точки штамповой плиты 2 более чем на 1,5 м и менее чем 1,6 м (согласно DIN 18134, ПНСТ 311-2018). Такое решение позволяет упростить и уменьшить габариты устройства, повышает удобство и скорость монтажа. Установка датчика перемещения 5 в описанной, прямопроходной конструкции колонны дает прямое определение деформаций без сложных рычажных конструкций, что повышает точность измерений.

1. Устройство для штампового испытания грунта, содержащее верхнюю опору и штамповую плиту с рамой, между которыми расположены гидроцилиндр, соединенный с насосом, и датчик силы, реперную раму с опорами, соединенную с датчиком перемещения, датчик силы и датчик перемещения соединены с контроллером, отличающееся тем, что насос выполнен шестеренчатым, соединен через редуктор с электродвигателем, соединенным с контроллером, рама выполнена с возможностью установки датчика перемещения по центру штамповой плиты, датчик силы выполнен в виде тензорезисторного датчика, установленного на верхней поверхности рамы, реперная рама выполнена отдельно стоящей.

2. Устройство для штампового испытания грунта по п.1, отличающееся тем, что верхняя опора выполнена в виде шаровой опоры.

3. Устройство для штампового испытания грунта по п.1, отличающееся тем, что между штамповой плитой и рамой установлена штанга.

Изобретение относится к космическим исследованиям и может быть использовано для выбуривания кернов горных пород на Земле и Луне и проведения исследований в шпурах роботизированными аппаратами. Буровая установка для исследования горных пород на небесных телах содержит дополнительный ходовой винт, на котором со стороны электродвигателя, симметрично относительно оси дополнительного ходового винта, располагается бокс для размещения научных приборов в форме цилиндра с соосно размещенным на его торце твердосплавным индентором.

Способ испытания грунтового основания буронабивной висячей сваей // 2770294

Изобретение относится к строительству, а именно к способам испытания свай статической нагрузкой. Способ испытания грунтового основания буронабивной висячей сваей включает приложение на модельную сваю вдавливающей силы, непрерывно возрастающей с постоянной скоростью, определяемой в зависимости от диаметра сваи и физических свойств грунта, синхронную регистрацию вдавливающей силы с погрешностью 100-200 Н и осадки сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, разбиение графика зависимости скорости осадки модельной сваи от вдавливающей силы на три участка по средней скорости осадки сваи в каждом из них и расчет несущей способности рабочей сваи по значению вдавливающей силы в конце 2-го участка графика и по коэффициентам подобия модельной сваи.

Способ определения морозного пучения грунта // 2769005

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения морозного пучения грунта в лабораторных условиях. Способ определения морозного пучения грунта включает размещение образца в трубчатой капсуле с открытым верхом и его замораживание.

Прибор для измерения несущей способности строительного материала // 2766826

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к приборам для замера плотности щебеночного основания для оценки равномерности уплотнения железнодорожного пути, и может быть использовано при проведении ремонтно-восстановительных работ железнодорожного пути, при проведении экспертизы качества выполненных работ при обследованиях пути.

Способ выбора параметров геодинамического полигона на геодинамически опасных объектах освоения недр // 2761547

Изобретение может быть использовано в добывающей и строительной промышленностях для геодинамического мониторинга территорий и предназначено для отслеживания и прогноза опасных геодинамических процессов, вызванных деятельностью человека. Способ выбора параметров геодинамического полигона включает определение месторасположения геодинамически опасных объектов освоения недр в изучаемом районе, закладку опорных и рабочих пунктов, проведение маркшейдерских и геофизических измерений.

Устройство для отбора почвенных образцов // 2761236

Изобретение относится к устройствам для отбора почвенных проб, устанавливаемых на транспортные средства, и может быть использовано в сельском хозяйстве при агрохимическом анализе почв. Заглубляемый узел устройства для отбора почвенных образцов состоит из полого бура, установленного в подшипниках, закрепленного при помощи стакана и болтов к пластине платформы, установленной на раме.

Устройство для измерения сдвиговых деформаций грунта относительно железобетонной конструкции // 2760557

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для измерения деформаций грунтов. Устройство для измерения сдвиговых деформаций грунта относительно поверхности железобетонной конструкции включает корпус, чувствительный элемент, шарнирно закрепленный одним концом в корпусе, а другим концом проходящий через боковое отверстие в корпусе, и датчик величины поворота чувствительного элемента.

Способ определения параметров длительной прочности мерзлых грунтов при различных температурах в натурных условиях и устройство для его осуществления // 2758288

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для определения параметров прочности мерзлых и оттаивающих грунтов при проведении геомеханических изысканий для проектирования и обследования оснований различных сооружений в криолитозоне. Способ определения параметров длительной прочности мерзлых грунтов при различных температурах в натурных условиях включает нагружение штампа максимальным значением сжимающей нагрузки, ступенчатым нагружением штампа касательной сдвигающей нагрузкой до сдвиговых деформаций, близких к предельным, дальнейшее испытание в режиме ползучести - релаксации до стабилизации касательных напряжений, последующее ступенчатое уменьшение вертикальной сжимающей нагрузки и выдерживание во времени релаксирующей касательной нагрузки до стабилизации ее значений, затем уменьшение абсолютного значения отрицательной температуры и повторение операций при новом значении температуры, определение по полученным парам значений стабилизированных касательных и нормальных напряжений параметров прочности грунта при данном значении отрицательной температуры.

Способ выбора конфигурации и размеров геодезических сетей при геодинамическом мониторинге на объектах освоения недр // 2757387

Способ относится к отраслям добывающей и строительной промышленности, может быть использован при геодинамическом мониторинге территорий и предназначен для отслеживания и прогноза опасных геодинамических процессов, вызванных деятельностью человека. Способ выбора размеров и конфигурации геодезических сетей при геодинамическом мониторинге на объектах освоения недр включает определение ширины зон динамического влияния разломов, создание наблюдательных систем с закрепленными опорными и рабочими пунктами на геодинамическом полигоне.

Устройство для измерения напряжений в грунте // 2756503

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения напряжений в грунтах и может быть использовано в строительстве, экспериментальных исследованиях. Технический результат состоит в повышении точности и достоверности определения напряжений в грунте.

Способ определения состояния земляного полотна, контрольно-оповестительная система для его осуществления и устройство для опроса и сбора информации о состоянии земляного полотна для контрольно-оповестительной системы // 2774323

Изобретение относится к измерительной технике. Контрольно-оповестительная система определения состояния земляного полотна содержит кабельную трассу, состоящую из оптоволоконного сенсорного кабеля мониторинга земляного полотна, расположенного в глубине грунта основания земляного полотна, и контролирующую аппаратуру. Вдоль кабельной трассы размещен участок тестирования состояния земляного полотна, состоящий из уложенных в глубине грунта отрезков оптоволоконного сенсорного кабеля мониторинга земляного полотна, с возможностью доступа к кабельной трассе и возможностью его подключения посредством оптического кабеля связи к устройству для опроса и сбора информации о состоянии земляного полотна. Это устройство состоит из контролирующей аппаратуры и источника оптических излучений, соединенного с оптическим кабелем связи. Контролирующая аппаратура выполнена в виде последовательно соединенных интерфейса связи, измерителя распределения характеристик отраженного оптического излучения обратного рассеяния, блока сравнения. Также имеется блок оповещения. Повышается надежность контроля. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.