RU2432572C2 - Method of shear test of soil with simultaneous determination of porous pressure and device for its implementation - Google Patents

Method of shear test of soil with simultaneous determination of porous pressure and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2432572C2
RU2432572C2 RU2009137979/15A RU2009137979A RU2432572C2 RU 2432572 C2 RU2432572 C2 RU 2432572C2 RU 2009137979/15 A RU2009137979/15 A RU 2009137979/15A RU 2009137979 A RU2009137979 A RU 2009137979A RU 2432572 C2 RU2432572 C2 RU 2432572C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
soil sample
sample
soil
stamp
Prior art date
Application number
RU2009137979/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009137979A (en
Inventor
Валерий Николаевич Кутергин (RU)
Валерий Николаевич Кутергин
Роман Губаитович Кальбергенов (RU)
Роман Губаитович Кальбергенов
Пётр Иванович Новиков (RU)
Пётр Иванович Новиков
Константин Витальевич Панков (RU)
Константин Витальевич Панков
Original Assignee
Валерий Николаевич Кутергин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Николаевич Кутергин filed Critical Валерий Николаевич Кутергин
Priority to RU2009137979/15A priority Critical patent/RU2432572C2/en
Publication of RU2009137979A publication Critical patent/RU2009137979A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2432572C2 publication Critical patent/RU2432572C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: alternating-sign vibration loads are additionally applied to sample by means of plunger of vibration regulator of specified frequency and amplitude simultaneously with creation of shear load in soil sample with rod of power aggregate. There are recorded values of summary shear loads and of values of porous pressure corresponding to them is the soil sample from summary loads of shear load and vibration loads to it. A pressure tight chamber is used as a platform movable on horizontal direction relative to a stationary base. For this purpose bottom of a lower section of the chamber is matched to a flat metal plate equipped with rollers and projecting beyond boundaries of the chamber with overhung ends, one of which is static connected with the rod of the power aggregate, the vibration regulator is static mounted on another end. A movable plunger of vibration regulator is put through a packing and through a side wall of a lower section of the chamber and is rigidly connected with a movable carriage arranged in a cavity of the chamber. Also, the plate centring an upper punch performs limited horizontal transfers between guides mounted between two vertical plates secured of side surfaces of the movable carriage. The plate centring the upper punch is connected with one end of a rigid dynamometre positioned in the upper part of the chamber. With another end through the power rod and packing bush in a wall of the chamber the dynamometre is connected with a stationary stop secured on the power aggregate. As cylinder lower and upper frames there is used a set of flat ground metal plates with two spline grooves formed in each of them. This set of flat plates is arranged by total sheared height of soil sample between upper plane of the movable carriage and lower plane of the plate centring the upper punch. These flat plates are uniformly horizontally set off relative to each other by means of two guiding pins passed through the spline grooves of the set of flat plates. The pins are pivotally secured with lower end to the movable carriage, while with their upper end - in orifices formed in the plate centring the upper punch. Also, the pins are inclined at sample shear and axially slide in the said orifices. Here is also disclosed the device for implementation of the above said method.
EFFECT: raised reliability and information value of tests.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к инженерным изысканиям в строительстве, в частности при лабораторном испытании грунта на срез для определения угла внутреннего трения и сцепления с одновременным замером порового давления.The invention relates to engineering surveys in construction, in particular for laboratory testing of soil for shear to determine the angle of internal friction and adhesion while measuring pore pressure.

Наиболее объективным и точным методом оценки пластических свойств глинистых грунтов является измерение в них критических деформаций, связанных с нарушением сплошности их структуры в процессе сдвиговых деформаций.The most objective and accurate method for assessing the plastic properties of clay soils is to measure the critical deformations in them associated with the violation of the continuity of their structure during shear deformations.

Известен способ лабораторного определения циклической прочности и деформируемости грунта под контролируемой трехосной нагрузкой и устройство для его осуществления [1]. Сущность способа заключается в том, что подготовленный к испытанию водонасыщенный образец грунта цилиндрической формы помещают в водонепроницаемую эластичную оболочку между верхним и нижним штампами в герметичной камере трехосного сжатия, причем используют штампы, оснащенные фильтрующими пластинами и дренажными гибкими трубопроводами, соединенными свободными концами с источником избыточного и отрицательного давления жидкости, а также электронными датчиками порового давления и перекрывающими кранами и подвергают образец ограниченному предварительному всестороннему давлению до наступления условной стабилизации, а затем после перекрытия дренажных кранов к верхнему штампу прикладывают через электронный датчик нагрузки от штока-хвостовика силового механизма, пропущенный через уплотняющий узел в крышке камеры, ступень осевой статической нагрузки, а после стабилизации деформации образца к верхнему штампу через шток-хвостовик с помощью автономного устройства прикладывают низкочастотные, калиброванные по частоте и амплитуде знакопеременные, симметричные сжимающие и растягивающие образец нагрузки, моделирующие сейсмические природные воздействия на фундамент сооружения, и/или нагрузку с несимметричными эпизодическими циклами, моделирующую влияние на сооружение эпизодических воздействий, например, от штормовых волн, навала ледовых полей и ветровых нагрузок, а также к штоку-хвостовику прикладывают высокочастотную гармоническую нагрузку, моделирующую работу размещенных на сооружении механизмов, например бурового станка, дизель-молота и др., при этом все согласованные электронные приборы для измерений предварительно подключают к электрической цепи блока сбора информации, соединенного с управляющим компьютером для оперативной обработки результатов измерений, а также для автоматического перехода с одной ступени на другую согласно программе, при этом испытания проводят до разрушения образца, а результаты испытаний, зафиксированные в компьютере, представляют в зависимости от поставленной задачи.A known method of laboratory determination of cyclic strength and deformability of the soil under a controlled triaxial load and a device for its implementation [1]. The essence of the method lies in the fact that the prepared for testing a water-saturated soil sample of cylindrical shape is placed in a waterproof elastic shell between the upper and lower dies in a sealed chamber of triaxial compression, using dies equipped with filter plates and drainage flexible pipes connected to their free ends with a source of excess and negative pressure of the liquid, as well as electronic pore pressure sensors and shutoff valves and subject the sample to preliminary preliminary all-round pressure before the onset of conditional stabilization, and then after the drainage valves are closed, an axial static load is applied to the upper stamp through an electronic load sensor from the shaft-shank of the power mechanism, passed through the sealing assembly in the chamber cover, and after stabilization of the sample deformation a stamp through the stem-shank using an autonomous device is applied low-frequency, calibrated in frequency and amplitude alternating, symmetrical compress loads and tensile loads of the sample, simulating natural seismic effects on the foundation of the structure, and / or load with asymmetric episodic cycles, simulating the effect on the construction of episodic effects, for example, from storm waves, a pile of ice fields and wind loads, and also apply to the stem-shank high-frequency harmonic load simulating the operation of mechanisms located at the construction site, for example, a drilling rig, diesel hammer, etc., while all agreed electronic devices for and of measurements is pre-connected to the electrical circuit of the data collection unit connected to the control computer for the operational processing of measurement results, as well as for automatic transition from one stage to another according to the program, while the tests are carried out until the sample is destroyed, and the test results recorded in the computer are presented depending on the task.

Преимущество известного способа перед известным аналогом заключается в том, что он позволяет одновременно или в заданной очередности определять статическим и/или динамическим (циклическим) методами прочностные и деформационные характеристики глинистых водонасыщенных грунтов.The advantage of the known method over the known analogue is that it allows simultaneously or in a given order to determine the strength and deformation characteristics of clayey water-saturated soils using static and / or dynamic (cyclic) methods.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает прямого определения теми же методами нагружения образца угла внутреннего трения φ и сцепления с.The disadvantage of this method is that it does not provide a direct determination by the same methods of loading a sample of the angle of internal friction φ and adhesion c.

Известен метод (способ) определения критического угла скашивания при испытаниях глинистых грунтов на сдвиг [2]. Сущность способа заключается в том, что в качестве приставки к стандартному сдвиговому прибору ВСВ-25 используют специально разработанное приспособление, состоящее из подвижной в горизонтальной плоскости каретки, устанавливаемой на неподвижное основание, набора скашивающихся колец из стальной проволоки круглого сечения и фиксационных петель. На каждом кольце приваривают снаружи их плоскости по два коротких штыря через 180°, которые при сборе колец в вертикальный штабель в рабочее положение удерживаются с помощью петель, охватывающих эти штыри. При этом петли позволяют гарантийно сохранять геометрический порядок скашивания, размещенного в штабеле испытываемого образца грунта при многоплоскостном сдвиге. Причем штабель колец с образцом помещают между подвижной кареткой, выполняющей одновременно функцию нижнего штампа, и неподвижным верхним штампом, после чего с помощью электромеханического привода с регулируемой скоростью путем перемещения каретки относительно неподвижного верхнего штампа производят многолопастной сдвиг образца грунта с определением критического угла скашивания φкр°=arctg lкр/Н, где lкр - критическое смещение каретки прибора, определяемое с помощью индикатора часового типа и соответствующее «пиковой» сдвиговой прочности глинистого грунта; Н - высота скашиваемого образца грунта.A known method (method) for determining the critical angle of mowing when testing clay soils for shear [2]. The essence of the method lies in the fact that as a prefix to the standard shear device VSV-25, a specially designed device is used, consisting of a movable carriage mounted in a horizontal plane mounted on a fixed base, a set of beveled rings of round steel wire and fixing loops. On each ring, two short pins are welded outside their plane through 180 °, which, when the rings are assembled in a vertical stack, are held in position by means of loops covering these pins. At the same time, the loops allow guaranteeing to maintain the geometric order of mowing, placed in the stack of the tested soil sample with a multi-plane shift. Moreover, a stack of rings with a sample is placed between a movable carriage, which simultaneously performs the function of the lower stamp, and a fixed upper stamp, after which, using an electromechanical drive with adjustable speed, by moving the carriage relative to the fixed upper stamp, a multi-blade shift of the soil sample is made with the determination of the critical mowing angle φ cr ° = arctg l cr / H, where l cr - a critical displacement of the carriage unit, determined using a dial indicator and a corresponding "peak" shear pro Nost clay soil; H is the height of the mown soil sample.

Недостатком известного способа является то, что в нем не предусматривается создания всестороннего давления на образец, учитывающего бытовое давление глубины залегания образца грунта на его прочностные и деформационные свойства.The disadvantage of this method is that it does not provide for the creation of comprehensive pressure on the sample, taking into account the household pressure of the depth of the soil sample on its strength and deformation properties.

Прототипом изобретения в части способа по существу решаемой задачи и по общему количеству существенных признаков является способ испытания грунта на срез с одновременным определением порового давления и устройство для его осуществления [3]. Сущность способа заключается в том, что он предусматривает герметизацию образца грунта цилиндрической формы по боковой поверхности с помощью эластичной водонепроницаемой оболочки, установку образца между двумя штампами снизу и сверху с креплением на них нижнего и верхнего концов эластичной оболочки, соединение верхнего штампа с датчиком порового давления и приспособлением для замера объема отжимаемой из образца грунта воды, а также установку коаксиально образцу нижней и верхней цилиндрических обойм с зазором относительно друг друга, с возможностью горизонтального смещения одной обоймы относительно другой с последующей фиксацией нижнего штампа к подвижной в горизонтальном направлении каретке и размещением этой каретки на плоском днище нижней части герметичной камеры, закрепленной на неподвижном основании. После этого прикладывают к верхнему штампу и эластичной оболочке объемное заданное давление воздухом с помощью внешнего источника давления с одновременным замером объема отжимаемой из образца грунта воды или с одновременным замером порового давления, а после стабилизации объема отжимаемой воды или порового давления создают в образце грунта срезающее усилие путем смещения одной обоймы относительно другой, с использованием внешнего силового агрегата, посредством введенного в герметичную камеру через уплотняющую втулку силового штока, взаимодействующего с подвижной кареткой и обеспечивающего срезающее усилие, при этом одновременно регистрируют переменные по времени значения срезающего усилия и соответствующие им величины порового давления в образце грунта, которые используют для определения угла внутреннего трения и сцепления грунта, с последующим повторением испытаний на образцах аналогах не менее трех раз с последовательным увеличением объемного заданного давления.The prototype of the invention in terms of the method essentially solved the problem and the total number of essential features is a method of testing the soil for shear with the simultaneous determination of pore pressure and a device for its implementation [3]. The essence of the method lies in the fact that it provides for sealing a sample of soil of a cylindrical shape on the side surface with an elastic waterproof shell, installing a sample between two dies from below and above with fastening on them the lower and upper ends of the elastic shell, connecting the upper stamp with a pore pressure sensor and a device for measuring the volume of water squeezed out of the soil sample, as well as coaxially installing the lower and upper cylindrical cages with a gap relative to each other , with the possibility of horizontal displacement of one clip relative to another with subsequent fixation of the lower stamp to the horizontal movable carriage and the placement of this carriage on the flat bottom of the lower part of the sealed chamber, mounted on a fixed base. After that, a volumetric predetermined pressure is applied to the upper stamp and the elastic shell by air using an external pressure source while measuring the volume of water squeezed out of the soil sample or while measuring the pore pressure, and after stabilizing the volume of squeezed water or pore pressure, a shearing force is created in the soil sample by the displacement of one cage relative to another, using an external power unit, by means of a power rod introduced into the sealed chamber through the sealing sleeve interacting with the movable carriage and providing shear force, while simultaneously recording time-varying values of the shear force and the corresponding pore pressure values in the soil sample, which are used to determine the angle of internal friction and soil adhesion, followed by repeating tests on analog samples of at least three times with a sequential increase in volumetric set pressure.

Способ обеспечивает проведение консолидированно-недренированных испытаний на срез, а также неконсолидированно-недренированных испытаний на срез.The method provides for conducting consolidated-undrained shear tests, as well as unconsolidated-undrained shear tests.

Недостаток прототипа в части способа заключается в том, что он не предусматривает сдвиговых деформаций всего объема испытываемого образца до наступления его среза по одной из его плоскостей, как это происходит в естественных условиях залегания испытываемого грунта. Кроме того, способ не предусматривает учета возможного влияния природных низкочастотных и техногенных циклических и/или эпизодических воздействий на фундамент (например, сейсмических, либо при работе технических средств на сооружении), влияющих на величину определения сопротивления срезу и сцепления грунта при расчете фундаментов для строительства.The disadvantage of the prototype in terms of the method lies in the fact that it does not provide shear deformations of the entire volume of the test sample until its cut along one of its planes, as this occurs in natural conditions of occurrence of the test soil. In addition, the method does not take into account the possible impact of natural low-frequency and technogenic cyclic and / or episodic effects on the foundation (for example, seismic, or during the operation of technical equipment at the building), affecting the value of determining the shear resistance and soil adhesion when calculating the foundations for construction.

Решаемой технической задачей изобретения как в части способа, так и в части устройства является повышение точности получаемых показателей и расширение области их использования для грунтов различной консистенции и водонасыщенности за счет обеспечения направленной объемной деформации при его срезе, а также за счет обеспечения учета влияния на результаты измерений циклических природных и/или техногенных нагрузок на фундамент сооружения.The technical problem of the invention to be solved both in terms of the method and in the device is to increase the accuracy of the obtained indicators and expand the field of their use for soils of different consistency and water saturation by providing directional volumetric deformation when it is cut, as well as by taking into account the influence on the measurement results cyclic natural and / or technogenic loads on the foundation of the structure.

Поставленная задача в части способа решается за счет того, что способ испытания грунта на срез с одновременным определением порового давления, заключающийся в том, что подготовленный к испытанию образец грунта цилиндрической формы помещают в водонепроницаемую эластичную оболочку между нижним и верхним штампами, закрепляют концы эластичной оболочки на штампах, устанавливают коаксиально штампам и образцу нижнюю и верхнюю обоймы цилиндрической формы, фиксируют нижний штамп на площадке в виде подвижной в горизонтальном направлении каретки и помещают каретку на плоское днище нижней части герметичной камеры, а затем неподвижно соединяют каретку со штоком внешнего силового агрегата, пропущенного сквозь уплотнительную втулку в стенке нижней части камеры, для создания срезающего усилия на образец грунта, после чего центрируют верхний штамп с помощью пластины, имеющей кольцевое отверстие для размещения в нем верхнего штампа, закрепляемой на верхнем фланце нижней части герметичной камеры с возможностью вертикального перемещения верхнего штампа, герметизируют камеру с помощью уплотнительных колец крепежных элементов и верхней части камеры в виде крышки, а затем прикладывают к верхнему штампу и эластичной оболочке объемное заданное давление, передаваемое от внешнего источника через герметичный штуцер, встроенный в стенку камеры с одновременным замером порового давления, а после стабилизации порового давления создают в образце грунта срезающее усилие путем смещения одной обоймы относительно другой и регистрируют переменные по времени значения величины срезающего усилия и соответствующие им величины порового давления, которые используют для определения угла внутреннего трения и сцепления грунта, согласно изобретению одновременно с созданием срезающего усилия в образце с помощью штока силового агрегата дополнительно к образцу прикладывают знакопеременные вибрационные нагрузки с помощью плунжера вибрационного регулятора с частотой и амплитудой согласно программе испытаний и регистрируют значения величин суммарных срезающих усилий и соответствующих им величин порового давления в образце грунта от суммарных воздействий на него срезающего усилия и вибрационных нагрузок, при этом герметичную камеру используют в качестве подвижной в горизонтальном направлении платформы относительно неподвижного основания, для чего днище нижней части камеры совмещают с плоской металлической пластиной, оснащенной роликами и с выступающими за габариты камеры концами, один из которых оснащен вертикальным упором, взаимодействующим со штоком силового агрегата, а на другом неподвижно закрепляют вибрационный регулятор, жестко соединяемый своим подвижным плунжером, пропущенным через уплотняющую втулку сквозь боковую стенку нижней части камеры, с подвижной кареткой, размещенной в полости камеры, при этом центрирующую верхний штамп пластину устанавливают с возможностью ограниченного горизонтального перемещения между направляющими, смонтированными на двух вертикальных пластинах, закрепленных на боковых полостях каретки, причем центрирующую пластину оснащают вертикальным упором для соединения с одним концом размещаемого в верхней части камеры динамометра, соединяемого другим концом через силовой шток и уплотнительную втулку в стенке камеры с неподвижным упором, закрепленным на силовом агрегате, при этом в качестве цилиндрических нижней и верхней обойм используют набор плоских шлифованных металлических пластин с образованными в каждой из них в направлении среза двумя шлицевыми канавками через 180° и размещают эти кольца на всю высоту скашиваемой части образца между верхней плоскостью подвижной каретки и нижней плоскостью центрирующей верхний штамп пластины с возможностью равномерного горизонтального перемещения этих плоских пластин относительно друг друга за счет двух направляющих шпилек, пропускаемых сквозь шлицевые канавки набора цилиндрических колец и шарнирно закрепленных нижним концом к подвижной каретке, и с возможностью их наклона при срезе образца и скольжения в отверстиях, образованных в центрирующей верхний штамп пластине. Частоту и величину амплитуды знакопеременных вибрационных нагрузок на образец при повторных испытаниях образцов аналогов по мере увеличения объемного всестороннего давления либо оставляют постоянными, либо увеличивают согласно программе испытаний.The task in terms of the method is solved due to the fact that the method of testing the soil for shear with the simultaneous determination of pore pressure, which consists in the fact that a sample of cylindrical soil prepared for testing is placed in a waterproof elastic shell between the lower and upper dies, and the ends of the elastic shell are fixed on dies, set coaxially to the dies and the sample the lower and upper clips of a cylindrical shape, fix the lower stamp on the site in the form of a horizontal-movable square ki and place the carriage on the flat bottom of the lower part of the sealed chamber, and then motionlessly connect the carriage to the stem of the external power unit, passed through the sealing sleeve in the wall of the lower part of the chamber, to create a shearing force on the soil sample, then center the upper stamp using a plate, having an annular hole for placement of the upper stamp in it, fixed on the upper flange of the lower part of the sealed chamber with the possibility of vertical movement of the upper stamp, seal the chamber with by sealing rings of fasteners and the upper part of the chamber in the form of a cover, and then apply to the upper stamp and elastic shell a volumetric predetermined pressure transmitted from an external source through a sealed fitting built into the chamber wall with simultaneous measurement of pore pressure, and after stabilization of pore pressure in the soil sample, the shearing force by shifting one cage relative to another and time-varying values of the shearing force and the corresponding values of p alternating pressure, which are used to determine the angle of internal friction and adhesion of the soil, according to the invention, simultaneously with the creation of a shearing force in the sample using the rod of the power unit, in addition to the sample, alternating vibration loads are applied to the sample using a vibration regulator plunger with frequency and amplitude according to the test program and the values the values of the total shearing forces and the corresponding values of pore pressure in the soil sample from the total effects on it with cutting force and vibration loads, while the sealed chamber is used as a horizontally movable platform relative to the fixed base, for which the bottom of the lower part of the chamber is combined with a flat metal plate equipped with rollers and with ends protruding beyond the dimensions of the chamber, one of which is equipped with a vertical stop interacting with the rod of the power unit, and on the other, a vibration regulator is fixedly fixed, rigidly connected by its movable plunger, passed through a sealing sleeve through the side wall of the lower part of the chamber, with a movable carriage located in the chamber cavity, the centering upper stamp plate being installed with the possibility of limited horizontal movement between the guides mounted on two vertical plates mounted on the side cavities of the carriage, and the centering plate is equipped with a vertical emphasis for connection with one end of the dynamometer placed in the upper part of the chamber, connected to the other end through the power rod and seal a sleeve in the wall of the chamber with a fixed stop fixed on the power unit, while a set of flat polished metal plates with two spline grooves formed in each of them in the direction of the cut through 180 ° are used as cylindrical lower and upper cages and these rings are placed over the entire refer the height of the mowed part of the sample between the upper plane of the movable carriage and the lower plane of the center stamping plate with the possibility of uniform horizontal movement of these flat plates each other due to two guide pins, passed through the splined grooves of the set of cylindrical rings and pivotally fixed with their lower end to the movable carriage, and with the possibility of their inclination when cutting the specimen and sliding in the holes formed in the centering upper stamp plate. The frequency and magnitude of the amplitude of alternating vibrational loads on the sample during repeated tests of analog samples with increasing volumetric all-round pressure is either left constant or increased according to the test program.

Известно устройство, реализующее метод определения критического угла скашивания при испытаниях глинистых грунтов на сдвиг [2]. Это устройство является приспособлением, специально разработанным к стандартному сдвиговому прибору ВСВ-25. Устройство включает подвижную в горизонтальном направлении каретку, помещенную на неподвижное основание, набор скашивающих колец, выполненных из стальной проволоки круглого сечения, с приваренными к каждой из них снаружи в их плоскости двумя короткими штырями по окружности через 180°, а также П-образные фиксаторы, надеваемые на короткие штыри, с помощью которых набор колец сохраняет общее направление их скашивания перпендикулярно сдвигающему усилию в условиях многоплоскостного сдвига помещенного в этот набор колец образца испытываемого грунта. Устройство имеет также нижний штамп, неподвижно смонтированный в подвижной каретке, и верхний штамп, неподвижный в вертикальном направлении, а также закрепленное на неподвижном основании приспособление для создания сдвигающего усилия на каретку при разных скоростях сдвига и измерения перемещения каретки.A device is known that implements a method for determining the critical mowing angle when testing clay soils for shear [2]. This device is a device specially designed for the standard BCV-25 shear device. The device includes a horizontally movable carriage placed on a fixed base, a set of chamfering rings made of round steel wire, with two short pins circumferentially 180 ° welded to each of them on the outside, as well as U-shaped clamps, put on short pins, with the help of which the set of rings preserves the general direction of their beveling perpendicular to the shearing force under the conditions of multi-plane shear of the sample placed in this set of rings on the ground. The device also has a lower stamp fixedly mounted in the movable carriage, and an upper stamp fixed in the vertical direction, as well as a device mounted on a fixed base to create shear forces on the carriage at different shear rates and measure the movement of the carriage.

Недостаток известного устройства заключается в том, что при скашивании набора колец круглого сечения кольца сползают друг с друга, при их сползании образуются щели, допускающие выдавливание через них эластичной оболочки и защемленной воды. Другой недостаток заключается в том, что устройство не предусматривает создания на образец всестороннего давления, а также измерения порового давления.A disadvantage of the known device lies in the fact that when mowing a set of rings of circular cross-section, the rings slip from each other, when they slip, gaps are formed that allow the elastic shell and squeezed water to be squeezed through them. Another disadvantage is that the device does not provide for the creation of a comprehensive pressure on the sample, as well as the measurement of pore pressure.

Прототипом изобретения в части устройства, также как и способа, по количеству общих существенных признаков является устройство для осуществления способа испытания грунта на срез с одновременным определением порового давления [3]. Устройство включает герметичную, составную из нижней и верхней частей камеру, полость которой сообщена с внешним источником давления, с измеряющим это давление приспособлением, с датчиком порового давления и приспособлением (например, бюретки) для замера объема отжимаемой из образца грунта воды, а также с пропущенным через герметичную втулку в стенке камеры подвижным штоком внешнего силового агрегата, для создания срезающего усилия в образце грунта, размещенные в полости камеры подвижную в горизонтальном направлении каретку, на которой неподвижно установлен образец испытываемого грунта цилиндрической формы, размещенный между нижним и верхним перфорированными штампами, помещенный в эластичную водонепроницаемую оболочку, при этом верхний и нижний концы оболочки закреплены на штампах с образованием ими герметичного объема для образца грунта, помещенного коаксиально в верхнюю и нижнюю обоймы цилиндрической формы, с возможностью горизонтального перемещения одной обоймы относительно другой и центрирующую верхний штамп пластину, имеющую кольцевое отверстие для размещения в нем верхнего штампа, закрепленную между нижней и верхней частями герметичного корпуса, с возможностью вертикального перемещения верхнего штампа относительно этой центрирующей пластины, причем верхний штамп соединен с датчиком порового давления и приспособлением для замера объема отжимаемой из образца грунта воды.The prototype of the invention in terms of the device, as well as the method, by the number of common essential features is a device for implementing the method of testing the soil for shear with the simultaneous determination of pore pressure [3]. The device includes a sealed chamber, composed of the lower and upper parts, the cavity of which is in communication with an external pressure source, with a device measuring this pressure, with a pore pressure sensor and a device (for example, a burette) for measuring the volume of water squeezed from the soil sample, as well as with the missed through a sealed sleeve in the chamber wall with a movable rod of an external power unit, to create a shearing force in the soil sample, the horizontal carriage mounted in the chamber cavity, on which a cylindrical test soil sample is fixedly mounted between the lower and upper perforated dies, placed in an elastic waterproof shell, while the upper and lower ends of the casing are fixed on the dies with the formation of a sealed volume for the soil sample, placed coaxially in the upper and lower cylindrical clips , with the possibility of horizontal movement of one clip relative to another and centering the upper stamp plate having an annular hole for eniya therein upper die fastened between the lower and upper parts of the sealed housing, with the possibility of vertical movement of the upper die plate relative to this centering, the upper die coupled with the pore pressure sensor and a device for measuring the volume of water pressed from the soil sample.

Недостаток прототипа в части устройства заключается в том, что устройство не обеспечивает послойного сдвига по высоте испытываемого на срез образца грунта, а также то, что оно не предусматривает возможности испытания грунта на циклические природные и техногенные знакопеременные нагрузки, что является важной составляющей для фундаментов, размещаемых в сейсмических районах.The disadvantage of the prototype in terms of the device is that the device does not provide a layer-by-layer shift along the height of the soil sample tested for shear, and also that it does not provide for the possibility of testing the soil for cyclic, natural and man-made alternating loads, which is an important component for foundations placed in seismic areas.

Техническая задача в части устройства решается за счет того, что предложено устройство для испытания грунта на срез с одновременным определением порового давления для осуществления способа, которое содержит герметичную, составную из нижней и верхней частей камеру, полость которой сообщена через герметические уплотнения с внешним источником объемного давления, и с измеряющим это давление приспособлением, а также с внешним силовым агрегатом, создающим на образец грунта срезающее усилие, размещенные в герметичной камере соосно с возможностью горизонтального смещения друг относительно друга верхнюю и нижнюю обоймы цилиндрической формы, установленные нижний и верхний перфорированные штампы снизу и сверху испытываемого образца грунта, объединенные эластичной водонепроницаемой оболочкой с образованием штампами и оболочкой герметичного объема для образца грунта, коаксиально размещенного в полости нижней и верхней обойм, при этом нижний штамп неподвижно смонтирован на подвижной в горизонтальном направлении каретке, установленной на плоском днище нижней части камеры, взаимодействующей с источником, создающим срезающее образец грунта усилие, а верхний штамп размещен с возможностью вертикального перемещения в центрирующей его пластине, имеющей центральное цилиндрическое отверстие, закрепленной между нижней и верхней частями герметичной камеры с помощью уплотняющих колец и крепежных элементов, причем верхний штамп соединен с датчиком порового давления и приспособлением для замера объема отжимаемой из образца грунта воды, согласно изобретению герметичная камера выполнена в виде подвижной в горизонтальном направлении платформы относительно неподвижного основания, взаимодействующей со штоком силового агрегата, создающего срезающее усилие на образец грунта, верхняя и нижняя обоймы выполнены в виде набора плоских металлических шлифованных пластин ограниченной толщины, в каждой из которых образовано цилиндрическое отверстие и два паза с их наружной боковой поверхности через 180° для размещения в них вертикальных направляющих шпилек, нижний конец каждой из которых шарнирно закреплен на подвижной каретке, а верхний с возможностью наклона и осевого перемещения в отверстиях, образованных в центрирующей верхний штамп пластине, причем центрирующая пластина выполнена с возможностью ограниченного горизонтального перемещения в направлении срезания образца грунта и установлена в направляющих, смонтированных на боковых пластинах, закрепленных вертикально на подвижной каретке, при этом центрирующая пластина соединена с одним концом динамометра, соединенного другим концом неподвижно с помощью штока, пропущенного через уплотняющую втулку с неподвижным упором, образованным на силовом агрегате, а подвижная платформа имеет консольный наружный выступ с закрепленным на нем вибрационным регулятором, взаимодействующим посредством плунжера, пропущенного через стенку камеры через уплотняющую втулку с подвижной кареткой.The technical problem in terms of the device is solved due to the fact that a device is proposed for testing the soil for shear with simultaneous determination of pore pressure for implementing the method, which contains a sealed chamber composed of lower and upper parts, the cavity of which is communicated through hermetic seals with an external source of volumetric pressure , and with a device measuring this pressure, as well as with an external power unit that creates a shearing force on the soil sample, placed in a sealed chamber coaxially with horizontal displacement of the upper and lower cylindrical cages relative to each other, the lower and upper perforated dies installed below and above the test soil sample, combined by an elastic waterproof casing with the formation of dies and the casing of a sealed volume for the soil sample, coaxially placed in the cavity of the lower and upper cages, while the lower stamp is fixedly mounted on a horizontally movable carriage mounted on a flat bottom of the lower part of the camera, interacting with the source, creating a force cutting off the soil sample, and the upper stamp is placed with the possibility of vertical movement in its centering plate having a central cylindrical hole fixed between the lower and upper parts of the sealed chamber by means of sealing rings and fasteners, the upper stamp being connected to the sensor pore pressure and a device for measuring the volume of water squeezed from a soil sample, according to the invention, the sealed chamber is made in the form of movable in the horizon the direction of the platform relative to the fixed base, interacting with the stem of the power unit, which creates a shearing force on the soil sample, the upper and lower clips are made in the form of a set of flat metal polished plates of limited thickness, in each of which a cylindrical hole and two grooves with their outer side surface are formed through 180 ° to accommodate vertical guide pins in them, the lower end of each of which is pivotally mounted on a movable carriage, and the upper one with the possibility of bosom and axial movement in the holes formed in the centering upper stamp plate, and the centering plate is made with the possibility of limited horizontal movement in the direction of cutting of the soil sample and is installed in guides mounted on side plates mounted vertically on a movable carriage, while the centering plate is connected to one end of a dynamometer connected to the other end motionlessly by means of a rod passed through a sealing sleeve with a fixed stop is formed th on the power unit, and the movable platform is cantilevered from the outer protrusion mounted thereon vibratory controller communicating via the plunger passed through the chamber wall via a sealing bushing with a movable carriage.

Преимущество изобретения перед аналогами и прототипом при решении поставленной задачи как в части способа, так и в части устройства заключается в следующем:The advantage of the invention over analogues and prototype in solving the problem, both in part of the method and in the part of the device is as follows:

- предлагаемый способ и осуществляющее его устройство обеспечивают одновременное или в заданной последовательности создание статических и/или динамических знакопеременных нагрузок на образец грунта, моделирующих природные сейсмические циклические воздействия, а также создание динамических эпизодических нагрузок, моделирующих природные и техногенные воздействия на фундамент сооружения;- the proposed method and its device provide simultaneous or in a given sequence the creation of static and / or dynamic alternating loads on the soil sample simulating natural seismic cyclic effects, as well as the creation of episodic dynamic loads simulating natural and man-made effects on the foundation of the structure;

- способ и устройство позволяют по результатам испытаний в автоматическом режиме определять прочностные и деформационные характеристики глинистых водонасыщенных грунтов с высокой информативностью и надежностью.- the method and device allows to determine the strength and deformation characteristics of clay water-saturated soils with high information content and reliability according to the results of tests in automatic mode.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом в схематичной форме, на котором изображен общий вид устройства в разрезе, осуществляющего предлагаемый способ.The essence of the invention is illustrated by a drawing in a schematic form, which shows a General view of the device in section, implementing the proposed method.

На фиг.1 изображена герметичная составная камера, состоящая из нижней части, выполненной в виде цилиндра 1, жестко закрепленного на подвижной в горизонтальном направлении платформе 2, установленной на неподвижном основании 3, и верхней части, выполненной в виде крышки 4, снабженной штуцером 5 для подключения к приспособлению (на чертеже не показано) для замера отжимаемой из образца грунта воды, а также штуцером 6 для соединения с пневмокомпрессором (не показан) и штоком 7, пропущенным с возможностью горизонтального перемещения через уплотняющую втулку 8 через боковую стенку крышки 4. На одном конце штока 7 закреплен размещенный в крышке 4 динамометр 9, свободный конец которого выполнен в виде разъемного соединения 10, например шлицевого, а второй конец штока 7, выходящий из крышки 4, выполнен в виде накидной гайки 11 для неподвижного резьбового соединения (не показано) с упором 12, неподвижно установленным на силовом агрегате 13, неподвижно закрепленным на основании 3. Между нижней и верхней частями камеры (цилиндром 1 и крышкой 4) посредством накидных тяг 14 закреплен прозрачный цилиндр 15 через уплотнительные соединения 16. На одном конце подвижной платформы 2 на выступающем конце 17 неподвижно закреплен вибрационный регулятор 18, плунжер 19 которого через уплотнение 20 пропущен в нижнюю часть камеры через цилиндр 1, а на другом выступающем конце платформы 2 образован упор 21, соединенный со штоком 22 силового агрегата 13 для их взаимодействия. В полости составной камеры, опираясь на плоскую поверхность подвижной платформы 2, размещена подвижная в горизонтальном направлении каретка 23, которая жестко соединена с подвижным в горизонтальном направлении плунжером 19 вибрационного регулятора 18 посредством резьбового соединения (не показано). На каретке 23 с помощью резьбовой заглушки 24 и резьбового штуцера 25, образованного на перфорированном нижнем штампе 26, закреплен штамп 26 с нижним концом 27 эластичной водонепроницаемой оболочки 28, внутри которой размещен образец испытываемого грунта 29. На верхний торец образца грунта 29 установлен верхний перфорированный штамп 30 с закрепленным на нем верхним концом 31 эластичной оболочки 28. Верхний штамп 30 снабжен резьбовым штуцером 32, снабженным датчиком порового давления (на чертеже не показан) и соединенным через гибкий трубопровод 33 со штуцером 5. Коаксиально боковой поверхности образца грунта 29 в эластичной оболочке 28 установлен набор шлифованных по плоскости металлических пластин 34, каждая из которых имеет центральное цилиндрическое отверстие, а также имеет на наружной боковой поверхности по две прорези в виде пазов через 180° (на чертеже не показаны) для обеспечения центрации этих пластин 34 и равномерного их скашивания при сдвиге образца грунта 29. На боковых поверхностях каретки 23 закреплены две вертикальные пластины 35 с установленными на них направляющими 36, между которыми размещена с возможностью ограниченного горизонтального перемещения центрирующая верхний штамп 30 пластина 37 с центральным кольцевым отверстием, сквозь которое с возможностью скользящей посадки помещен верхний перфорированный штамп 30. На пластине 37 образован вертикальный выступ 38, соединенный разъемным соединением 10 с динамометром 9, а набор пластин 34 размещен между подвижной кареткой 23 и центрирующей пластиной 37, причем равномерное скашивание пластин 34 при сдвиге образца грунта 29 обеспечивают две направляющие шпильки 39, размещенные в пазах, образованных через 180° на боковой поверхности пластин 34 (не показано). При этом нижний конец каждой шпильки 39 с помощью шарнира 40 смонтирован в прорези 41, образованной в каретке 23, а верхний конец каждой из шпилек 39 свободно пропущен сквозь отверстия 42, образованные в центрирующей пластине 37, с возможностью наклона шпилек 39 и осевого скольжения их верхних концов при сдвиге образца грунта. При этом в подвижной каретке 23 образовано гнездо 43, имеющее форму размещенного в нем нижнего штампа 26 и закрепленного на нем нижнего конца 27 эластичной оболочки, а верхний конец 31 эластичной оболочки 28 прижат к верхнему штампу 30 с помощью технологической шайбы 44, гайки 45 и резьбового штуцера 32, при этом подвижная каретка 23 установлена на ролики качения 46, а подвижная платформа на ролики качения 47.Figure 1 shows a sealed composite chamber, consisting of a lower part made in the form of a cylinder 1, rigidly mounted on a horizontally movable platform 2, mounted on a fixed base 3, and an upper part made in the form of a cover 4, equipped with a fitting 5 for connections to a device (not shown in the drawing) for measuring water extracted from a soil sample, as well as a fitting 6 for connecting to a pneumatic compressor (not shown) and a rod 7, which is passed with the possibility of horizontal movement through the sealing a bushing 8 through the side wall of the cover 4. At one end of the rod 7 is mounted a dynamometer 9 located in the cover 4, the free end of which is made in the form of a detachable connection 10, for example, a spline, and the second end of the rod 7 emerging from the cover 4 is made in the form of nuts 11 for a fixed threaded connection (not shown) with a stop 12 fixedly mounted on the power unit 13, fixedly mounted on the base 3. A transparent cylinder 15 is fixed between the lower and upper parts of the chamber (cylinder 1 and cover 4) by means of coupling rods 14 through sealing joints 16. At one end of the movable platform 2, a vibration regulator 18 is fixedly fixed on the protruding end 17, the plunger 19 of which is passed through the seal 20 through the seal 20 to the bottom of the chamber through the cylinder 1, and a stop 21 is formed at the other protruding end of the platform 2, connected to the rod 22 power unit 13 for their interaction. In the cavity of the composite chamber, relying on the flat surface of the movable platform 2, a horizontally movable carriage 23 is placed, which is rigidly connected to the horizontally movable plunger 19 of the vibration regulator 18 by means of a threaded connection (not shown). On the carriage 23, with the help of a threaded plug 24 and a threaded fitting 25 formed on the perforated lower stamp 26, a stamp 26 is fixed with the lower end 27 of the elastic waterproof shell 28, inside which the test soil 29 sample is placed. The upper perforated stamp is mounted on the upper end of the soil sample 29. 30 with the upper end 31 of the elastic sheath 28 fixed thereon. The upper die 30 is provided with a threaded fitting 32 provided with a pore pressure sensor (not shown in the drawing) and connected via a flexible conduit 33 to 5. The coaxial lateral surface of the soil sample 29 in the elastic shell 28 is a set of polished metal plates 34, each of which has a central cylindrical hole, and also has two slots in the form of grooves through 180 ° on the outer side surface (not shown shown) to ensure the centering of these plates 34 and their uniform mowing when shifting the soil sample 29. Two vertical plates 35 are mounted on the side surfaces of the carriage 23 with the guides 36 mounted on them, between the cat The horizontal centering upper stamp 30 of plate 37 with central annular hole is placed with limited horizontal movement, through which the upper perforated stamp 30 is placed with a possibility of sliding fit. Vertical protrusion 38 is formed on plate 37, which is connected by a detachable connection 10 to dynamometer 9, and the set of plates 34 placed between the movable carriage 23 and the centering plate 37, and evenly mowing the plates 34 when shifting the soil sample 29 provide two guide pins 39, accommodating nye in grooves formed through 180 ° on the side surfaces of the plates 34 (not shown). At the same time, the lower end of each stud 39 is mounted using a hinge 40 in the slot 41 formed in the carriage 23, and the upper end of each of the studs 39 is freely passed through the holes 42 formed in the centering plate 37, with the possibility of inclination of the studs 39 and axial sliding of their upper ends when shifting a soil sample. At the same time, a nest 43 is formed in the movable carriage 23, having the form of a lower die 26 placed therein and a lower end 27 of the elastic shell fixed thereon, and the upper end 31 of the elastic shell 28 is pressed against the upper stamp 30 using the technological washer 44, nut 45 and threaded the fitting 32, while the movable carriage 23 is mounted on the roller rollers 46, and the movable platform on the roller rollers 47.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.

Образец грунта 29 вырезают из монолита с помощью вырезного кольца, а затем извлекают его из этого кольца. Помещают нижний перфорированный штамп 26 вместе с фильтровальной бумагой во внутрь водонепроницаемой эластичной оболочки 28 и закрепляют нижний конец 27 этой оболочки на нижней поверхности нижнего штампа 26, а затем этот штамп с оболочкой помещают в гнездо 43, образованное в подвижной каретке 23, и фиксируют нижний штамп 26 к каретке с помощью штуцера 25 с наружной резьбой и заглушки 24 с внутренней резьбой с одновременным прижатием нижнего конца 27 оболочки 28. После этого расширяют верхний конец оболочки 28 и помещают в нее до контакта с нижним штампом 26 через фильтровальную бумагу образец грунта 29, а затем через фильтровальную бумагу устанавливают на верхний торец образца 29 верхний перфорированный штамп 30 и закрепляют верхний конец 31 оболочки 28 на верхней поверхности штампа 30 с помощью технологической шайбы 44, резьбового штуцера 32 с датчиком порового давления и гайки 45. После этого коаксиально образцу грунта 29 и верхнему штампу 30 устанавливают набор шлифованных пластин 34 с центральным кольцевым отверстием через верхний штамп 30, пропускают штамп 30 через центральное отверстие в центрирующей пластине 37 и одновременно пропускают через отверстия 42 в пластине направляющие шпильки 37, после чего пропускают через центрирующую пластину 37 закрепленные на вертикальных пластинах 35 направляющие 36, а затем крепят вертикальные пластины 35 к каретке 23. После этого снимают заглушку 24, устраняют воздух из образца грунта 29 путем подачи дистиллированной воды через штуцер 25 в нижнем штампе 26, закрывают штуцер 25 заглушкой 24 и устанавливают каретку 23 вместе с образцом грунта 29 на подвижную платформу 2 на ролики 46. Затем динамометр 9 крепят с помощью разъемного соединения 10 к вертикальному выступу 38 пластины 37 соединяют каретку 23 с плунжером 19 вибрационного регулятора 18 с помощью резьбового соединения, на цилиндр 1 через уплотнительные соединения 16 устанавливают прозрачный цилиндр 15, соединяют шток 7 с динамометром 9, соединяют гибкий трубопровод 33 со штуцером 5, пропускают через крышку 4 свободный конец штока 7, устанавливают на цилиндр 15 крышку 4 и герметизируют камеру с помощью накидных тяг 14.A soil sample 29 is cut from the monolith using a notched ring, and then removed from this ring. The lower perforated stamp 26 is placed together with the filter paper inside the waterproof elastic shell 28 and the lower end 27 of this shell is fixed on the lower surface of the lower stamp 26, and then this stamp with the shell is placed in the slot 43 formed in the movable carriage 23 and the lower stamp is fixed 26 to the carriage by means of a fitting 25 with an external thread and a plug 24 with an internal thread while pressing the lower end 27 of the shell 28. After that, the upper end of the shell 28 is expanded and placed into contact with the lower strain a sample of soil 29 is passed through the filter paper 26, and then, through the filter paper, the upper perforated stamp 30 is installed on the upper end of the sample 29 and the upper end 31 of the shell 28 is fixed to the upper surface of the stamp 30 using the technological washer 44, a threaded fitting 32 with a pore pressure sensor, and nuts 45. After this, a set of ground plates 34 with a central annular hole through the upper die 30 is coaxial with the soil sample 29 and the upper die 30; a die 30 is passed through the central hole in the price the guide plate 37 and at the same time guide rods 37 are passed through the holes 42 in the plate, after which the guides 36 mounted on the vertical plates 35 are passed through the centering plate 37, and then the vertical plates 35 are fastened to the carriage 23. After that, the plug 24 is removed, the air is removed from the sample soil 29 by supplying distilled water through the nozzle 25 in the lower die 26, close the nozzle 25 with a plug 24 and install the carriage 23 together with the soil sample 29 on a movable platform 2 on the rollers 46. Then, the dynamometer 9 fixing using a detachable connection 10 to the vertical protrusion 38 of the plate 37, the carriage 23 is connected to the plunger 19 of the vibration regulator 18 using a threaded connection, a transparent cylinder 15 is installed on the cylinder 1 through the sealing connections 16, the rod 7 is connected to the dynamometer 9, the flexible pipe 33 is connected to the fitting 5, the free end of the rod 7 is passed through the cover 4, the cover 4 is mounted on the cylinder 15 and the chamber is sealed with the help of tie rods 14.

Затем неподвижно соединяют свободный конец штока 7 с помощью резьбового соединения и накидной гайки 11 с упором 12, а шток 22 силового агрегата 13 с упором 21 подвижной платформы 2, после чего производят испытание образца грунта согласно программе испытаний.Then the free end of the rod 7 is fixedly connected using a threaded connection and a union nut 11 with a stop 12, and the stem 22 of the power unit 13 with a stop 21 of the movable platform 2, after which a soil sample is tested according to the test program.

Консолидированно-недренированные испытания грунта на срез, а также неконсолидированно-недренированные испытания проводят по известным методикам. При этом в герметичной камере с помощью воздушного компрессора (не показан) через штуцер 6 создают всестороннее избыточное давление, которое через верхний штамп 30 и эластичную водонепроницаемую оболочку 28 воздействует на образец грунта 29, который уплотняется и в котором создается поровое давление, измеряемое датчиком порового давления (не показан), а фазу объемного сжатия образца грунта продолжают до стабилизации порового давления. После достижения стабилизации порового давления включают силовой агрегат 13 для поступательного перемещения штока 22 и подвижной платформы 2 вместе с кареткой 23 с заданной скоростью и одновременно (или через заданный промежуток времени) включают вибрационный регулятор 18 для передачи через плунжер 19 на каретку 23 и на образец грунта 29 знакопеременных нагрузок с заданной частотой и амплитудой и производят срез образца путем равномерного относительного перемещения шлифованных пластин 34 друг относительно друга при минимальном перемещении центрирующей пластины 37, ограниченной жесткостью динамометра 9. Во время испытания регистрируют через определенные временные интервалы срезающее усилие с помощью показаний динамометра 9 и поровое давление при фиксированном давлении в герметичной камере. В дополнение к сказанному заявитель прилагает график испытаний грунта на срез, где поясняется различие между С и С' (см. фиг.2). По результатам нескольких испытаний на образцах аналогах (не менее трех испытаний), при разных объемных давлениях и заданных параметрах вибрационного нагружения определяют угол внутреннего трения (тотальный) φ и сцепление (тотальное) С при поровом давлении, а за вычетом порового давления определяют эффективный угол внутреннего трения φ' и сцепление С'.Consolidated undrained soil tests for shear, as well as unconsolidated undrained tests are carried out according to known methods. In this case, in a sealed chamber using an air compressor (not shown) through the nozzle 6 create a comprehensive overpressure, which through the upper stamp 30 and an elastic waterproof shell 28 acts on a soil sample 29, which is compacted and in which pore pressure is measured, measured by a pore pressure sensor (not shown), and the phase of volumetric compression of the soil sample is continued until the pore pressure is stabilized. After stabilization of the pore pressure is achieved, the power unit 13 is turned on for translational movement of the rod 22 and the movable platform 2 together with the carriage 23 at a given speed and at the same time (or after a predetermined period of time) include a vibration regulator 18 for transmission through the plunger 19 to the carriage 23 and to the soil sample 29 alternating loads with a given frequency and amplitude and produce a slice of the sample by uniform relative movement of the ground plates 34 relative to each other with minimal movement the centering plate 37, limited by the rigidity of the dynamometer 9. During the test, a shear force is recorded at certain time intervals using the readings of the dynamometer 9 and pore pressure at a fixed pressure in the sealed chamber. In addition to the above, the applicant attaches a shear soil test schedule, which explains the difference between C and C '(see figure 2). According to the results of several tests on analog samples (at least three tests), at different volume pressures and specified vibration loading parameters, the internal friction angle (total) φ and adhesion (total) C are determined at pore pressure, and minus pore pressure, the effective internal angle is determined friction φ 'and clutch C'.

Предлагаемое изобретение как в части способа, так и в части устройства существенно расширяет диапазон их промышленной применимости по сравнению с известными аналогами и прототипом, так как может быть широко использовано при испытании различных материалов не только в строительстве, но и в других областях техники.The present invention both in part of the method and in the part of the device significantly expands the range of their industrial applicability in comparison with the known analogues and prototype, as it can be widely used in testing various materials not only in construction, but also in other areas of technology.

Предлагаемое изобретение обладает новизной, решает поставленную техническую задачу, соответствует современному уровню техники и проводимому в настоящее время направлению на модернизацию производства в РФ.The present invention has novelty, solves the technical problem posed, corresponds to the current level of technology and the current trend towards modernization of production in the Russian Federation.

Авторами и заявителем были разработаны, изготовлены и опробованы технические и технологические средства, осуществляющие предлагаемое изобретение, которые прошли производственные испытания.The authors and the applicant have developed, manufactured and tested technical and technological means that implement the invention, which have passed production tests.

Источники информацииInformation sources

1. Способ лабораторного определения циклической прочности и деформируемости грунта под контролируемой трехосной нагрузкой и устройство для его осуществления. Заявка на изобретение: 2007114041/28, 16.04.2007. Опубл. 27.10.2008. Бюл. №30.1. The method of laboratory determination of cyclic strength and deformability of the soil under a controlled triaxial load and a device for its implementation. Application for invention: 2007114041/28, 04.16.2007. Publ. 10/27/2008. Bull. No. 30.

2. Кульчицкий Л.И., Габибов Ф.Г. Метод определения критического утла скашивания при испытаниях глинистых грунтов на сдвиг. В кн.: Методы исследования свойств глинистых грунтов. - Баку: Издательство «Адиль оглы», 2004, с.128-130.2. Kulchitsky L.I., Gabibov F.G. A method for determining the critical mowing yield when testing clay soils for shear. In: Methods of studying the properties of clay soils. - Baku: Adil oglu Publishing House, 2004, p.128-130.

3. Способ испытания грунта на срез с одновременным определением порового давления и устройство для его осуществления. Патент RU, 2275628, МПК G01N 33/24, E02D 1/00, опубл. 27.04.2006. Бюлл. №12 (Прототип по способу и по устройству).3. The method of testing the soil for shear with the simultaneous determination of pore pressure and a device for its implementation. Patent RU, 2275628, IPC G01N 33/24, E02D 1/00, publ. 04/27/2006. Bull. No. 12 (Prototype according to the method and device).

Claims (3)

1. Способ испытания грунта на срез с одновременным определением порового давления, заключающийся в том, что подготовленный к испытанию образец грунта цилиндрической формы помещают в водонепроницаемую эластичную оболочку между нижним и верхним перфорированными штампами, один из которых соединен с датчиком порового давления и приспособлением для замера объема отжимаемой из образца грунта воды, закрепляют концы эластичной оболочки на штампах, устанавливают коаксиально штампам и образцу нижнюю и верхнюю обоймы цилиндрической формы, с возможностью горизонтального смещения одной обоймы относительно другой, фиксируют нижний штамп на площадке в виде подвижной в горизонтальном направлении каретки и помещают каретку на плоское днище нижней части герметичной камеры, после чего неподвижно соединяют каретку с подвижным штоком внешнего силового агрегата, пропущенного сквозь уплотнительную втулку в стенке нижней части камеры, для создания срезающего усилия на образец грунта, а затем центрируют верхний штамп, с возможностью его вертикального перемещения с помощью центрирующей пластины, имеющей цилиндрическое отверстие, закрепляемой на верхнем фланце нижней части герметичной камеры, герметизируют камеру с помощью уплотнительных колец и верхней части камеры в виде крышки, а затем прикладывают к верхнему штампу и эластичной оболочке объемное заданное давление, передаваемое от внешнего источника через герметичный штуцер, встроенный в стенку камеры с одновременным замером порового давления, а после стабилизации порового давления создают в образце грунта срезающее усилие путем смещения одной обоймы относительно другой и регистрируют переменные по времени значения величины срезающего усилия и соответствующие им величины порового давления, при повторных испытаниях нескольких образцов аналогов при постепенно повышаемом заданном объемном давлении, которые используют для определения угла внутреннего трения и сцепления грунта, отличающееся тем, что одновременно с созданием срезающего усилия в образце грунта с помощью штока силового агрегата дополнительно к образцу прикладывают знакопеременные вибрационные нагрузки с помощью плунжера вибрационного регулятора, с заданной частотой и амплитудой и регистрируют значения величин суммарных срезающих усилий и соответствующих им величин порового давления в образце грунта от суммарных воздействий на него срезающего усилия и вибрационных нагрузок, при этом герметичную камеру используют в качестве подвижной в горизонтальном направлении платформы относительно неподвижного основания, для чего днище нижней части камеры совмещают с плоской металлической пластиной, оснащенной роликами и выступающими за габариты камеры консольными концами, один из которых неподвижно соединяют со штоком силового агрегата, а на другом неподвижно монтируют вибрационный регулятор, подвижный плунжер которого, пропущенный через уплотнение сквозь боковую стенку нижней части камеры, жестко соединяют с подвижной кареткой, размещенной в полости камеры, при этом центрирующую верхний штамп пластину устанавливают с возможностью ограниченного горизонтального перемещения между направляющими, смонтированными между двумя вертикальными пластинами, закрепленными на боковых поверхностях подвижной каретки, причем центрирующую верхний штамп пластину соединяют с одним концом размещаемого в верхней части камеры жесткого динамометра, соединяемого другим концом через силовой шток и уплотнительную втулку в стенке камеры с неподвижным упором, закрепленным на силовом агрегате, при этом в качестве цилиндрических нижней и верхней обойм используют набор плоских шлифованных металлических пластин с образованными в каждой из них двумя шлицевыми канавками и размещают этот набор плоских пластин на всю срезаемую высоту образца грунта между верхней плоскостью подвижной каретки и нижней плоскостью центрирующей верхний штамп пластины, с возможностью равномерного горизонтального смещения этих плоских пластин относительно друг друга за счет двух направляющих шпилек, пропускаемых сквозь шлицевые канавки набора плоских пластин и шарнирно закрепленных нижним концом к подвижной каретке, а верхним с возможностью их наклона при срезе образца и осевого скольжения в отверстиях, образованных в центрирующей верхний штамп пластине.1. The method of testing the soil for shear with the simultaneous determination of pore pressure, which consists in the fact that the prepared sample for testing of soil of cylindrical shape is placed in a waterproof elastic shell between the lower and upper perforated dies, one of which is connected to a pore pressure sensor and a device for measuring volume squeezed from a soil sample of water, fix the ends of the elastic shell on the dies, set coaxially to the dies and the sample the lower and upper clips of a cylindrical shape, with the horizontal displacement of one cage relative to another, fix the lower stamp on the site in the form of a horizontally movable carriage and place the carriage on the flat bottom of the lower part of the sealed chamber, after which the carriage is fixedly connected to the movable rod of the external power unit, passed through the sealing sleeve in the wall of the lower parts of the chamber, to create a shearing force on the soil sample, and then center the upper stamp, with the possibility of its vertical movement using a centering a plate having a cylindrical hole fixed on the upper flange of the lower part of the sealed chamber, seal the chamber with o-rings and the upper part of the chamber in the form of a cover, and then apply volumetric predetermined pressure to the upper stamp and elastic shell transmitted from an external source through a sealed fitting, built into the wall of the chamber with simultaneous measurement of pore pressure, and after stabilization of pore pressure, a shearing force is created in the soil sample by shifting one holder of the relative but another one records the time-varying values of the shear force and the corresponding values of the pore pressure, during repeated tests of several analog samples at a gradually increased specified volumetric pressure, which are used to determine the angle of internal friction and soil adhesion, characterized in that simultaneously with the creation of shear forces in the soil sample using the rod of the power unit in addition to the sample apply alternating vibrational loads with the help of a plunger vibration regulator, with a given frequency and amplitude, and record the values of the total shear forces and the corresponding values of pore pressure in the soil sample from the total effects of shear forces and vibration loads, while the sealed chamber is used as a platform moving in the horizontal direction relative to the fixed base why the bottom of the lower part of the chamber is combined with a flat metal plate equipped with rollers and cantilevers protruding beyond the dimensions of the chamber ends, one of which is fixedly connected to the rod of the power unit, and the vibrational regulator is mounted on the other, the movable plunger of which, passed through the seal through the side wall of the lower part of the chamber, is rigidly connected to a movable carriage located in the chamber cavity, while centering the upper stamp the plate is mounted with limited horizontal movement between the rails mounted between two vertical plates mounted on the side surfaces of the slide carriage, and the centering upper stamp plate is connected to one end of a hard dynamometer located in the upper part of the chamber, connected to the other end through a power rod and a sealing sleeve in the chamber wall with a fixed stop fixed to the power unit, while being cylindrical lower and upper clips use a set of flat polished metal plates with two spline grooves formed in each of them and place this set of flat plates over the entire cutting height of the soil sample between the upper plane of the movable carriage and the lower plane centering the upper stamp of the plate, with the possibility of uniform horizontal displacement of these flat plates relative to each other due to two guide pins, passed through the spline grooves of the set of flat plates and pivotally fixed with the lower end to the movable carriage, and the upper one with the possibility their inclination during shear of the sample and axial sliding in the holes formed in the centering upper stamp plate. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту и величину амплитуды знакопеременных вибрационных нагрузок на образец, при повторных испытаниях образцов аналогов по мере увеличения объемного всестороннего давления, либо оставляют постоянными, либо увеличивают на заданную величину.2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency and magnitude of the amplitude of alternating vibrational loads on the sample, when re-testing the samples of analogues with increasing volumetric all-round pressure, are either left constant or increased by a predetermined value. 3. Устройство для осуществления способа по п.1, заключающееся том, что оно содержит герметичную, составную из нижней и верхней частей камеру, полость которой сообщена через герметические уплотнения с внешним источником объемного давления, и с измеряющим это давление приспособлением, а также с внешним силовым агрегатом, создающим на образец грунта срезающее усилие, размещенные в герметичной камере соосно с возможностью горизонтального перемещения относительно друг друга верхнюю и нижнюю обоймы цилиндрической формы, установленные нижний и верхний перфорированные штампы снизу и сверху испытываемого образца грунта, объединенные эластичной водонепроницаемой оболочкой с образованием штампами и оболочкой герметичного объема для образца грунта, коаксиально размещенного в полости нижней и верхней обойм, при этом нижний штамп неподвижно смонтирован на подвижной в горизонтальном направлении каретке, установленной на плоском днище нижней части камеры, взаимодействующей с агрегатом, создающим срезающее образец грунта усилие, а верхний штамп размещен с возможностью вертикального перемещения в центрирующей его пластине, имеющей центральное цилиндрическое отверстие, закрепленной между нижней и верхней частями герметичной камеры, причем верхний штамп соединен с датчиком порового давления и приспособлением для замера объема отжимаемой из образца грунта воды, отличающееся тем, что герметичная камера выполнена в виде подвижной в горизонтальном направлении платформы относительно неподвижного основания, взаимодействующей со штоком внешнего агрегата, создающего срезающее усилие на образец грунта, верхняя и нижняя обоймы выполнены в виде набора плоских металлических шлифованных пластин ограниченной толщины, в каждой из которых образовано цилиндрическое отверстие и два паза с наружной поверхности, для размещения в них вертикальных направляющих шпилек, нижний конец каждой из которых шарнирно закреплен на подвижной каретке, а верхний с возможностью наклона и осевого перемещения в отверстиях, образованных в центрирующей верхний штамп пластине, причем центрирующая пластина выполнена с возможностью ограниченных горизонтальных перемещений в направлении срезания образца грунта и установлена в направляющих, смонтированных на боковых стенках пластин, вертикально закрепленных на подвижной каретке, при этом на центрирующей пластине образован вертикальный выступ, закрепленный через разъемное соединение с одним концом жесткого динамометра, соединенного другим концом с помощью разъемного соединения со штоком, пропущенным через уплотняющую втулку в стенке камеры, с неподвижным упором, образованным на силовом агрегате, при этом подвижная платформа имеет консольный наружный выступ с закрепленным на нем вибрационным регулятором, взаимодействующим посредством плунжера, пропущенного через стенку камеры через уплотняющую втулку, с подвижной кареткой. 3. The device for implementing the method according to claim 1, consisting in the fact that it contains a sealed chamber composed of lower and upper parts, the cavity of which is communicated through hermetic seals with an external source of volume pressure, and with a device measuring this pressure, as well as with an external a power unit that creates a shearing force on the soil sample placed coaxially in the sealed chamber with the possibility of horizontal movement relative to each other of the upper and lower cylindrical cage mounted lower and upper perforated dies from the bottom and top of the tested soil sample, combined by an elastic waterproof shell with the formation of the dies and the shell of a sealed volume for the soil sample, coaxially placed in the cavity of the lower and upper cages, while the lower stamp is fixedly mounted on a horizontally movable carriage mounted on the flat bottom of the lower part of the chamber, interacting with the unit, creating a force cutting off the soil sample, and the upper stamp is placed vertically movement in a centering plate having a central cylindrical hole fixed between the lower and upper parts of the sealed chamber, the upper stamp being connected to a pore pressure sensor and a device for measuring the volume of water squeezed from the soil sample, characterized in that the sealed chamber is made in the form of a movable in the horizontal direction of the platform relative to the fixed base, interacting with the rod of the external unit, which creates a shearing force on the soil sample, the upper and The holders are made in the form of a set of flat metal polished plates of limited thickness, in each of which a cylindrical hole and two grooves are formed from the outer surface, for placement of vertical guide rods in them, the lower end of each of which is pivotally mounted on a movable carriage, and the upper one with the possibility of inclination and axial movement in the holes formed in the centering upper stamp plate, and the centering plate is made with the possibility of limited horizontal movements in cutting soil sample and is installed in guides mounted on the side walls of the plates, vertically mounted on a movable carriage, while a vertical protrusion is formed on the centering plate, fixed through a detachable connection to one end of a rigid dynamometer connected to the other end using a detachable connection to the rod, passed through the sealing sleeve in the chamber wall, with a fixed stop formed on the power unit, while the movable platform has a cantilever outer protrusion with a vibration regulator fixed on it, interacting by means of a plunger, passed through the chamber wall through the sealing sleeve, with a movable carriage.
RU2009137979/15A 2009-10-14 2009-10-14 Method of shear test of soil with simultaneous determination of porous pressure and device for its implementation RU2432572C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137979/15A RU2432572C2 (en) 2009-10-14 2009-10-14 Method of shear test of soil with simultaneous determination of porous pressure and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137979/15A RU2432572C2 (en) 2009-10-14 2009-10-14 Method of shear test of soil with simultaneous determination of porous pressure and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009137979A RU2009137979A (en) 2010-04-27
RU2432572C2 true RU2432572C2 (en) 2011-10-27

Family

ID=42672226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009137979/15A RU2432572C2 (en) 2009-10-14 2009-10-14 Method of shear test of soil with simultaneous determination of porous pressure and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432572C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669594C1 (en) * 2017-12-26 2018-10-12 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОГРЕССГЕО" Device for research of soil samples
RU2706284C1 (en) * 2019-02-18 2019-11-15 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method of engineering-geological surveying

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564012C1 (en) * 2014-06-16 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ) Shear device for shearing test of samples of fine-grained cohesive and non-cohesive soil and snow
CN106706384B (en) * 2016-12-09 2023-02-28 安徽理工大学 Bentonite consolidation device that prevents inclining
CN106959195B (en) * 2017-03-16 2023-06-27 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 Loading and unloading device and method for geotechnical vibration table test
CN106940274B (en) * 2017-04-14 2023-08-22 南京泰克奥科技有限公司 Full-automatic rheological straight shear device and experimental operation method thereof
CN106896021B (en) * 2017-04-14 2023-08-22 南京泰克奥科技有限公司 Full-automatic residual direct shear shearing instrument and operation method thereof
CN107063893B (en) * 2017-04-14 2023-08-11 南京泰克奥科技有限公司 Temperature-suction-stress coupling multifunctional direct shear single shear test system and operation method thereof
CN111141572B (en) * 2020-02-26 2023-10-31 长安大学 Pre-consolidation device and method for floating remolded soft clay
CN111896388B (en) * 2020-07-27 2023-03-21 上海市地矿工程勘察(集团)有限公司 Consolidation apparatus
CN112683695B (en) * 2021-01-06 2023-06-30 四川农业大学 Simple direct shearing device for root soil complex and use method
CN113533034B (en) * 2021-08-30 2023-01-17 石家庄铁道大学 Soil body tensile test device and soil body tensile test method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669594C1 (en) * 2017-12-26 2018-10-12 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОГРЕССГЕО" Device for research of soil samples
RU2706284C1 (en) * 2019-02-18 2019-11-15 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method of engineering-geological surveying

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009137979A (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2432572C2 (en) Method of shear test of soil with simultaneous determination of porous pressure and device for its implementation
US10816448B2 (en) Device for measuring strength and strain softening parameters of saturated clay sample based on full-flow penetration
CN109163985B (en) In-situ testing device and method for testing shear strength and long-term creep deformation of rock sample
US11835490B2 (en) Device and method for detecting grout compactness of splice sleeve
CN103558136B (en) Damage of rock and Permeation Test System and method of testing under temperature stress hoop seepage flow coupling
CN108801804A (en) A kind of vertical shearing face ring scissor test instrument applying confining pressure
CN106018740B (en) Hole pressure touching methods demarcate can system
CN202256072U (en) Portable vane-shear apparatus
CN112557499B (en) Experimental method for influence of joints on stress wave transmission and reflection rules based on ultrasonic waves
CN110824139A (en) Indoor piezocone penetration test device and method considering soil body temperature effect
CN103278400A (en) In-situ ring shearing test apparatus for soil
RU2416081C1 (en) Method to automatically measure pore and side pressure under conditions of soil compression
CN110397015A (en) A kind of processing method of seabed in-situ test data
CN114062107A (en) Shearing box device suitable for direct shearing tests of cylindrical samples of different sizes and application thereof
RU92958U1 (en) DEVICE FOR COMPRESSION TESTS OF SOILS
CN104697855B (en) A kind of fibne pull-out creep test device and its method of testing
CN204903300U (en) Testing arrangement is cuted in drilling of soil body normal position
CN110455712B (en) Sample preparation device and test method for measuring adhesion force between special curved surface and soil interface by inverted sample preparation
CN204027930U (en) A kind of fibne pull-out creep proving installation
US7942064B2 (en) Method and apparatus for measurement of mechanical characteristics of a cement sample
RU2629508C2 (en) Pile bearing capacity determination method
CN110567429A (en) Device and method for measuring actual Poisson ratio of foundation soil body under lateral limit stress condition
CN210321703U (en) Device for measuring actual Poisson ratio of foundation soil body under lateral limit stress condition
CN201886000U (en) Constant-temperature and constant-pressure sediment acoustic test platform
CN106018266A (en) Rock expansion test device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131015