DD155929B1

DD155929B1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING SHARPENINGS ON LAX STUFFS

Info

Publication number: DD155929B1
Application number: DD22644480A
Authority: DD
Inventors: Dieter Ziegler; Werner Hausdorf
Original assignee: Dieter Ziegler
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1988-01-27
Also published as: DD155929A1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung ist anwendbar für bodenphysikalische Untersuchungen in Labors oder andere Lockergesteinsbauten durchführende und kontrollierende Einrichtungen.The invention is applicable to soil physical examinations in laboratories or other loose rock structures performing and controlling facilities.

Characteristic of the known technical solutions

In bodenphysikalischen Labors werden Scherfestigkeiten an Lockergesteinen hauptsächlich mittels nachfolgender Geräte untersucht:In soil physics laboratories, shear strengths of loose rocks are mainly studied by means of the following devices:

— Triaxialschergeräte- Triaxial shear devices

— Biaxialschergeräte- Biaxial shear devices

— Torsionsschergeräte- torsion shear devices

— Einfachschergeräte- Simple shear devices

Auf Grund der Einbau- und Verfahrenstechnologie sind Lockergesteinsuntersuchungen in diesen Geräten an kleine Probendimensionen gebunden. Die Anforderungen an die Dichtheit dieser Geräte bei der Versuchsdurchführung oder verfahrenstechnische Umstände lassen die Untersuchung von breiig-plastischen bis fließfähigen gemischten Lockergesteinen nicht zu.Due to the installation and process technology, loose rock investigations in these devices are bound to small sample dimensions. The requirements for the tightness of these devices in the experimental procedure or procedural circumstances do not allow the investigation of pulpy plastic to flowable mixed loose rocks.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schergeräte besteht darin, daß der versuchstechnische Bewegungsablauf und die Dimensionen der Versuchselemente mit keinem Feldsondierungsverfahren gleichgesetzt werden können.Another disadvantage of the known shear devices is that the experimental motion sequence and the dimensions of the experimental elements can not be equated with any field probing method.

Bekannt ist weiterhin die Ermittlung von Scherfestigkeiten mittels Drehflügelsonden im Feldversuch. Wesentliche Nachteile dieses Verfahrens sind die Unkenntnis der Normalspannungssituation während der Versuchsdurchführung und die Unmöglichkeit der Ermittlung der Scherfestigkeitskomponenten Reibungswinkel und Haftfestigkeit sowie die gezielte Erfassung des Porenwasserdruckregimes.The determination of shear strengths by means of rotary vane probes in field tests is also known. Significant disadvantages of this method are the ignorance of the normal stress situation during the experiment and the impossibility of determining the shear strength components friction angle and adhesion and the targeted detection of the pore water pressure regime.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die in der Charakteristik der bekannten technischen Lösung aufgezeigten Mängel zu beseitigen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Ermittlung von Scherfestigkeiten an gemischten Lockergesteinen vorzugsweise im breiig-plastischem bis fließfähigem oder wassergesättigtem Zustand und ermöglicht Scherfestigkeitsmanipulationen durch Veränderung des Wassergehaltes und damit der Fließfähigkeit einer repräsentativen Großprobe.The object of the invention is to eliminate the defects identified in the characteristics of the known technical solution. The solution according to the invention makes it possible to determine shear strengths on mixed unconsolidated rocks, preferably in the pulpy-plastic to flowable or water-saturated state, and enables shear strength manipulations by changing the water content and thus the flowability of a representative large sample.

Es besteht weiter die Möglichkeit der Ermittlung des Reibungswinkels und der Haftfestigkeit im Drehflügelscherversuch sowie die Erfassung des Porenwasserdruckregimes während der Konsolidierung der Lockergesteinsprobe und während des Scherprozesses ebenso die Erfahrung der Vertikal- und Horizontalspannungen in der Probe.There is also the possibility of determining the friction angle and adhesive strength in the rotary blade shear test as well as the detection of the pore water pressure regime during the consolidation of the soil sample and during the shearing process as well as the experience of vertical and horizontal stresses in the sample.

Der Einsatz der mit diesem Verfahren gewonnenen Lockergesteinskennwerte in erdstatischen Untersuchungen läßt Voraussagen über mögliche Fließrutschungen und deren Zeitpunkt in Abhängigkeit von den Randbedingungen zu. Dadurch besteht die Möglichkeit, Hangabwärtsbewegungen durch Fließerscheinungen an Böschungen mittels vorbeugender Maßnahmen zu verhindern.The use of the loose rock characteristics obtained in this method in earth-static investigations allows predictions about possible flow slips and their time depending on the boundary conditions. This makes it possible to prevent downhill movements due to flow phenomena on embankments by means of preventive measures.

Essence of the invention

— Technische Aufgabe- Technical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen es möglich ist, Scherfestigkeiten an Lockergesteinen unter Randbedingungen zu ermitteln, welche weitgehend der Ablagerungs- sowie der typischen Materialsituation entsprechen und aufgrund dessen in den bisher bekannten Schergeräten nicht untersucht werden konnten.The invention has for its object to develop a method and an apparatus with which it is possible to determine shear strengths of loose rocks under boundary conditions, which largely correspond to the deposition and the typical material situation and are therefore not examined in the previously known shearing equipment could.

— Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes mechanisch-hydraulisches Verfahren und eine Vorrichtung zur labormäßigen Ermittlung von Scherfestigkeiten an Lockergesteinen und Industrierückständen mit Lockergesteinscharakter, die im folgenden unter Lockergestein zusammengefaßt werden.The invention relates to a combined mechanical-hydraulic method and a device for laboratory determination of shear strengths of loose rocks and industrial residues with loose rock character, which are summarized below under loose rock.

Das gestörte rollig-bindig gemischte Lockergestein im Ablagerungs- oder manipulierten Zustand wird in einen Druckzylinder eingebaut, in welchem von der Bodenplatte ausgehend ein Drehflügel hineinragt.The disturbed, cohesively mixed loose rock in the deposited or manipulated state is installed in a pressure cylinder in which a rotary wing protrudes from the base plate.

Nach Aufbringen eines definierten Druckes auf die Deckelplatte des Druckzylinders wird die Lockergesteinsprobe unter Normalspannung gesetzt. Ist die festgelegte Konsolidierungs- und Entwässerungszeit abgelaufen, werden mittels Getriebe die durch die Drehflügel begrenzten Lockergesteinssegmente gegen das umgebende Probenmaterial abgeschert und dabei verfahrenseigene Kennwerte ermittelt.After applying a defined pressure on the cover plate of the printing cylinder, the loose rock sample is placed under normal tension. Once the specified consolidation and dewatering time has elapsed, the loose rock segments bounded by the rotary blades are sheared off from the surrounding sample material by means of gearboxes and the procedure's own characteristic values are determined.

In einem Rechteckrahmen sind ein Druckzylinder und ein Arbeitszylinder kraftschlüssig angeordnet. Der Rechteckrahmen ist über Drehzapfen mit einem Standrahmen drehbar verbunden. Der Standrahmen wird durch Bodentraversen zusammengehalten.In a rectangular frame, a pressure cylinder and a working cylinder are arranged non-positively. The rectangular frame is rotatably connected via pivot with a stand frame. The stand frame is held together by floor trusses.

Weiterhin weist der Druckzylinder Öffnungen für die Aufnahme von Meßfühlern auf.Furthermore, the printing cylinder has openings for receiving sensors.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:

Fig. 1: Prinzipdarstellung der Vorrichtung Fig.2: HydraulikanlageFig. 1: Schematic representation of the device Fig.2: Hydraulic system

Das breiig-plastische bis fließfähig gemischte Lockergestein wird entsprechend seiner Ablagerung gewonnen oder hinsichtlich seines Wassergehaltes oder seiner Zusammensetzung manipuliert der kombinierten mechanisch-hydraulischen Versuchsanlage zugeführt. Die Lockergesteinsprobe gelangt in einen Druckzylinder, in welchem von der Bodenplatte ausgehend ein Drehflügel hineinragt.The mushy-plastic to fluently mixed loose rock is recovered according to its deposition or manipulated in terms of its water content or composition of the combined mechanical-hydraulic pilot plant supplied. The loose rock sample passes into a printing cylinder, in which a rotary wing protrudes from the base plate.

Nach dem Aufsetzen der Deckelplatte 3 wird die Lockergesteinsprobe nach Inbetriebnahme der Hydraulikanlage 10 mittels Arbeitszylinder 2 unter Normalspannung, welche wahlweise konstant oder stufenlos veränderbar eingesetzt werden kann, gesetzt. Nach Konsolidierung und entsprechender Entwässerung der Probe wird das Entwässerungssystem geschlossen sowie das Schergetriebe 5 in Bewegung gesetzt.After placing the cover plate 3, the loose rock sample after commissioning of the hydraulic system 10 by means of working cylinder 2 under normal tension, which can be used either constant or continuously variable, set. After consolidation and appropriate drainage of the sample, the drainage system is closed and the shear mechanism 5 is set in motion.

Mittels unter dem Druckzylinder befindlichem Schergetriebe wird über eine stehende Welle der Drehflügel, welcher in einem Verhältnis von 1 :1 zu den im Feldversuch verwendeten Drehflügelsonden steht, in der gewünschten Winkelgeschwindigkeit in Rotation versetzt und die zwischen den Flügelblättern befindlichen Lockergesteinssegmente gegen den umgebenden Probenkörper abgeschert.By means of a shear gear located under the pressure cylinder, the rotary vane, which is in a ratio of 1: 1 to the rotary vane probes used in the field test, is set in rotation at the desired angular velocity via a standing shaft and the loose rock segments located between the vane leaves are sheared off against the surrounding sample body.

Die Messung der erforderlichen Torsionskraft erfolgt dabei am Übergang des Schergetriebes 5 zum Antriebsteller des Drehflügelgestänges mittels Kraftmeßbügel. Die Konsolidierung der Lockergesteinsprobe wird durch Wegaufnehmer gemessen und das Setzungsverhalten als Zeit-Setzungskurve registriert.The measurement of the required torsional force takes place at the transition of the shear mechanism 5 to the drive plate of the rotary wing linkage means Kraftmeßbügel. The consolidation of the loose rock sample is measured by transducers and the settlement behavior is recorded as a time-settlement curve.

Die Messung der Porenwasserspannungen erfolgt durch Porenwasserdruckgeber (13), welche an beliebiger Stelle in den Probekörper angeordnet werden können.The pore water voltages are measured by pore water pressure sensors (13), which can be arranged at any desired point in the test specimen.

Die Messung der Horizontal- und Vertikalspannungen erfolgt über eingebaute Meßdosen (11 und 12) im Probenkörper. Die Meßwerterfassung und Registrierung erfolgt auf einem mehrkanaligen Kompensationsbandschreiber als Kurve. Nach Beendigung der Versuche wird die Deckelplatte 3 durch den Arbeitszylinder 2 abgehoben.The measurement of the horizontal and vertical stresses via built-in measuring boxes (11 and 12) in the sample body. The measured value acquisition and registration takes place on a multi-channel compensation tape recorder as a curve. After completion of the experiments, the cover plate 3 is lifted by the working cylinder 2.

Danach wird durch Ankippen des Rechteckrahmens 1 über die Drehzapfen 9 die Deckelplatte 3 mit dem Arbeitszylinder ausgeschwenkt und damit erfolgt die Entleerung des Druckzylinders.Thereafter, by tilting the rectangular frame 1 via the pivot pin 9, the cover plate 3 is swung out with the working cylinder and thus takes place the emptying of the printing cylinder.

Claims

1. A method for determining shear strengths of loose rocks by rotary vane, characterized in that the bulk samples are sheared from mushy-plastic to flowable wolligbindig mixed unconsolidated or industrial residues on a rotary wing in a conventional manner, wherein the vertical stress, horizontal stress and the pore water pressure at any Place in the large sample is measured.

2. A device for determining shear strengths of loose rock, in which a rotary vane is arranged in a closed with a movable cover plate pressure cylinder, characterized in that the rotary vane is in a ratio of 1: 1 to the rotary vane probes used in the field trial.