Устройство для зондирования грунта

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для исследования деформационных, прочностных и реологических характеристик грунтов зондированием пластинчатым зондом при инженерно-геологических изысканиях, и может быть применено при определении качества грунтовых оснований зданий и различных земляных сооружений. Устройство для зондирования грунта содержит пластинчатый клиновидный наконечник с овальным поперечным сечением в виде сплюснутого эллипса, с верхним ребром клиновидной нижней части пластины, выполненной концентрично, тросовый дальномер, электронно-преобразующий блок, компьютер и полую штангу. Продольное сечение пластинчатого клиновидного наконечника с овальным поперечным сечением в виде сплюснутого эллипса выполнено комбинированным, состоящим по меньшей мере из двух участков различной толщины с плавным равномерным переходом с одной толщины на другую, на одной из сторон которых смонтированы датчики давления, при этом ребра плавного равномерного перехода выполнены концентрично датчикам давлений. Технический результат состоит в обеспечении возможности определения прочностных свойств грунта удельного сцепления и угла внутреннего трения и повышении точности и достоверности определения деформационных и реологических характеристик грунта. 4 ил.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для исследования деформационных, прочностных и реологических характеристик грунтов зондированием пластинчатым зондом при инженерно-геологических изысканиях и может быть применено при определении качества фунтовых оснований зданий и различных земляных сооружений.

Известно устройство для статического зондирования грунтов расклинивающим дилатометром [1], имеющее форму жесткого пластинчатого клина, внутри которого расположен датчик для измерения среднего контактного давления по рабочим граням дилатометра, вызванного деформированием грунта в процессе испытания, предназначенное для определения модуля деформации грунта.

Известен прессиометр [2], имеющий форму жесткого пластинчатого клина, внутри которого по высоте с постоянным шагом заподлицо с рабочей поверхностью размещены датчики давления и дополнительные датчики давления, установленные на другой поверхности клина, предназначенный для определения модуля общей деформации грунта.

Известно устройство для зондирования грунта [3] в виде клиновидной пластины со смонтированным на одной из ее сторон датчиком давления, предназначенного для одновременного определения деформационных и релаксационных характеристик грунтов статическим или динамическим зондированием.

Известно устройство для зондирования грунта [4-6], включающее пластинчатый клиновидный наконечник (дилатометрический или динамометрический зонд), на одной из сторон которого смонтирован датчик давления, тросовый дальномер, электронно-преобразующий блок, компьютер и полая штанга.

Известные устройства [1-6] для зондирования грунтов пластинчатым зондом имеют индивидуальные эксплуатационные и конструктивные возможности.

За прототип изобретения принят наиболее близкий к предлагаемой конструкции зонда известное устройство для статического зондирования грунта [7], содержащее пластинчатый клиновидный наконечник с овальным поперечным сечением в виде сплюснутого эллипса, на одной из сторон которого смонтирован датчик давления, с верхним ребром клиновидной нижней части пластины, выполненной концентрично датчику давления, тросовый дальномер, электронно-преобразующий блок, компьютер и полая штанга.

Недостатком этого устройства является невозможность определения прочностных свойств грунта (удельного сцепления и угла внутреннего трения) и недостаточная точность определения деформационных и реологических характеристик грунта по результатам зондирования, так как на заданной глубине, где планируется определять прочностные, деформационные и реологические характеристики грунта, производится только одноразовое измерение начального, меняющегося во времени и стабилизированного давления упругого отпора грунта с использованием датчика давления, по величине и характеру изменения которого во времени судят о свойствах грунта.

Техническая задача предлагаемого устройства для зондирования грунта состоит в обеспечении возможности определения прочностных свойств грунта (удельного сцепления и угла внутреннего трения) и повышении точности и достоверности определения деформационных и реологических характеристик грунта.

Поставленная задача решается таким образом, что в устройстве для зондирования грунта, включающее пластинчатый клиновидный наконечник с овальным поперечным сечением в виде сплюснутого эллипса, на одной из сторон которого смонтирован датчик давления, с верхним ребром клиновидной нижней части пластины, выполненной концентрично датчику давления, тросовый дальномер, электронно-преобразующий блок, компьютер и полая штанга, согласно изобретению продольное сечение пластинчатого клиновидного наконечника с овальным поперечным сечением в виде сплюснутого эллипса выполнено комбинированным, состоящим, по меньшей мере, из двух участков различной толщины с плавным равномерным переходом с одной толщины на другую, на одной из сторон которых смонтированы датчики давления, при этом ребра плавного равномерного перехода выполнены концентрично датчикам давлений.

Технический результат заключается в обеспечении возможности определения прочностных свойств грунта (удельного сцепления и угла внутреннего трения) и повышении точности и достоверности определения деформационных и реологических характеристик грунта за счет конструктивного решения продольного сечения зонда выполненного комбинированным, состоящим, по меньшей мере, из двух участков различной толщины с плавным равномерным переходом с одной толщины на другую, на одной из сторон которых смонтированы датчики давления, при этом ребра плавного равномерного перехода выполнены концентрично датчикам давлений.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для зондирования грунта; фиг. 2 -а-а фиг. 1; фиг. 3 -б-б фиг.1; фиг.4 - в-в фиг. 1.

Устройство включает полую штангу 1, пластинчатый наконечник с клиновидной нижней частью 10, состоящий из двух участков различной толщины 2 и 7 с плавным равномерным переходом 5, с нижним 9 и верхними ребрами 4 и 6, выполненными концентрично датчикам давлений 3 и 8. Тросовый дальномер, электронно-преобразующий блок и компьютер (на рисунке не показаны).

Устройство для зондирования грунта (например, состоящий из двух участков разной толщины с датчиками) работает следующим образом.

Усилие залавливающего устройства (не показано) передается на штангу 1 и далее на пластинчатый клиновидный наконечник, вдавливая его в массив грунта. При погружении зонда грунт постепенно равномерно деформируется в стороны принимая форму сплюснутого эллипса и обеспечивая равномерное распределение контактного давления на рабочую зону зонда, где расположен датчик давления 8. При дальнейшем погружении зонда грунт продолжает постепенно равномерно деформироваться в стороны принимая форму сплюснутого эллипса большей толщины и обеспечивая равномерное распределение контактного давления на рабочую зону зонда, где расположен второй датчик давления 3. По мере погружения зонда, с использованием датчиков давлений 3 и 8 измеряют давления упругого отпора грунта (при различных постоянных во времени деформациях), по величинам которых выделяют инженерно-геологические элементы (определяют толщины слоев и линз, выявляют границы распространения грунтов различных видов и разновидностей), оценивают пространственную изменчивость состава и свойств грунтов. На заданной глубине, где планируется определять прочностные, деформационные и реологические характеристики фунта, погружение зонда прекращается. Во время остановки зонда продолжается измерение меняющегося во времени давления (до условной стабилизации) упругого отпора грунта с использованием датчика давления 8. Затем, погружение зонда возобновляется и при достижении датчиком давления 3 заданной глубины, где планируется определять прочностные, деформационные и реологические характеристики грунта, погружение зонда снова прекращается. Во время второй остановки зонда продолжается измерение меняющегося во времени давления упругого отпора грунта с использованием датчика давления 3. По величинам и характерам изменения во времени показаний датчиков давлений 3 и 8 определяют деформационные, реологические и прочностные свойства грунта. Например, для устройства, состоящим из двух участков разной толщины с датчиками, по стабилизированным показаниям датчиков определяют угол внутреннего трения ϕ и удельное сцепление с грунта по формулам:

где h1 и h2 - половина толщины нижнего 7 и верхнего 2 участка пластинчатого комбинированного клиновидного наконечника (h2>h1); σ1 и σ2 - стабилизированные показания нижнего 8 и верхнего 3 датчиков давлений; γ - удельный вес грунта; b - половина ширины пластинчатого комбинированного клиновидного наконечника; H - глубина определения прочностных свойств грунта.

Предлагаемое конструктивное решение продольного сечения устройства для зондирования грунта, выполненное комбинированным, состоящим, по меньшей мере, из двух участков различной толщины с плавным равномерным переходом с одной толщины на другую, на одной из сторон которых смонтированы датчики давления, позволяет определять прочностные свойства грунтов и повышает точность и достоверность определения деформационных и реологических характеристик грунтов путем измерения начального, меняющегося во времени и стабилизированного давления упругого отпора грунта, по меньшей мере, два раза.

Источники информации

1. ГОСТ Р 58270-2018 Грунты. Метод испытаний расклинивающим дилатометром. - М.: Стандартинформ, 2018. - 14 с.

2. Авторское свидетельство CCCPSU1765296A2 от 25.07.1990

3. Авторское свидетельство СССР №400837 от 03.09.1966.

4. СТП МИСИ 9201294-90 (стандарт предприятия МИСИ им. В.В. Куйбышева). Методика выполнения измерений давления в природном грунтовом массиве. М.: Изд-во МИСИ, 1990. - 28 с.

5. Оборудование для полевых испытаний грунтов. ООО «НПП «Геотек». // Г.Г. Болдырев, А.В. Мельников, Д.Г. Скопинцев. Режим доступа: http://npp-geotek.ru/upload/iblocky75f/75fb61c967ef4163е2832042123c848b.pdf

6. СТП 000000-2014 Грунты. Методы измерения горизонтального давления в грунтовом массиве. - М.: 2015, - 29 с. Режим доступа: http://npp-geotek.com/d/942856/d/stp_dilatometr_0.pdf

7. Кятов Н.Х. Патент РФ RU 2726092 С1 от 11.02.2020.

Устройство для зондирования грунта, содержащее пластинчатый клиновидный наконечник с овальным поперечным сечением в виде сплюснутого эллипса, с верхним ребром клиновидной нижней части пластины, выполненной концентрично, тросовый дальномер, электронно-преобразующий блок, компьютер и полую штангу, отличающееся тем, что продольное сечение пластинчатого клиновидного наконечника с овальным поперечным сечением в виде сплюснутого эллипса выполнено комбинированным, состоящим по меньшей мере из двух участков различной толщины с плавным равномерным переходом с одной толщины на другую, на одной из сторон которых смонтированы датчики давления, при этом ребра плавного равномерного перехода выполнены концентрично датчикам давлений.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
Наверх