DE1759425B2 - Anordnung zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und Spannungen im Erdreich - Google Patents
Anordnung zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und Spannungen im ErdreichInfo
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- E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und
Spannungen im Erdreich, bei der in einem Hohlraum des Erdreichs ein hydraulischer Druckerzeuger eingebracht
wird, dessen Druckflächen auf Umfangsflächen des Hohlraums einwirken und bei der die dadurch
bewirkten Verschiebungen im Erdreich über elektrische Meßvorrichtungen am Druckerzeuger gemessen werden.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-PS 5 68 912 bekannt. Bei der bekannten Anordnung wird
ein Vortreibrohr in eine Bohrung in das Erdreich abgesenkt Am unteren Ende des Vortreibrohres sind
radial nach außen wirkende Stempel vorgesehen, die sich von innen gegen die Wand der Bohrung legen und
dort Kräfte ausüben. Die Verlagerungen der Stempel werden gemessen.
Mit einer solchen Anordnung sind nur sehr ungenaue Messungen möglich, weil die Druckausübung nur an
einer sehr kleinen Stelle erfolgt Die Möglichkeiten der Verfälschung der Messung durch zufällige lokale
Unterschiede der Bodenstruktur sind groß.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine
genauere Messung der physikalischen Eigenschaften des Bodens möglich wird.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Hohlraum aus einem oder
mehreren sich überlappenden, mittels einer Schneidvorrichtung in das Erdreich eingeschnittener Schlitze
besteht und daß der Druckerzeuger ein plattenförmiges Druckkissen ist, in dessen Innerem eine Meßvorrichtung
für die gegenseitige Verschiebung der einander gegenüberliegenden Druckkissenwände angeordnet ist.
Bei einer solchen Anordnung erfolgt die Messung als
Mittelwert der Verlagerung einer dem Querschnitt des Druckkissens entsprechenden größeren Fläche. Durch
entsprechende Druckgabe auf das Druckkissen kann der ungestörte Zustand des Bodens wieder hergestellt
werden, so daß unverfälschte Messungen möglich sind, die die Eigenschaften der betreffenden Stelle vor
Einbringung des Hohlraums wiedergeben. Der Schlitz
« kann in den Boden in einer genau bestimmbaren Orientierung eingebracht werden, was für die Bestimmung
der Orientierung der Spannungen wichtig ist.
Das Einbringen von Schlitzen in den Boden ist für sich genommen aus der US-PS 31 42 173 bekannt. Sie dient
hier jedoch nicht zum Einbringen von Druckkissen sondern lediglich dazu, einander gegenüberstehende
freie Begrenzungsflächen zu schaffen, deren Verlagerung mittels einer geeigneten Meßanordnung erfaßt
werden kann.
■»ο Bei der Erfindung kann der Schlitz mittels einer
Schneidvorrichtung mit einer Schneidscheibe erzeugt werden, die an einem in ihrer Ebene verlaufenden
Halterohr gelagert ist, welches sich beim Schneiden in eine vorher eingebrachte Führungsbohrung absenkt.
Bei dieser Art des Einbringens der Schlitze ist es vorteilhaft, wenn zwei in der Führungsbohrung
anzuordnende Zyündersegmente vorgesehen sind, die die ebene Form der Begrenzungsflächen des Schlitzes
wieder herstellen, damit die Druckkissen an ebenen
m> Flächen anliegen können und keine Störung der
Schlitzform gegeben ist.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Druckkissen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es zwei gleich
große, einander gegenüberstehende, am Rand miteinan-
"> der verschweißte Weichmetallplatten mit einem Stutzen
für das Druckmittel und einem Stutzen für die Meßleitung sowie im Innern Meßvorrichtungen für die
gegenseitige Verschiebung der Druckkissenwände auf-
weist.
Es empfiehlt sich, oberhalb des Druckkissens eine Abdeckplatte anzuordnen, die dem Schutz des Bedienungspersonals
gegen eventuelles Herausspritzen von unter Druck stehendem öl bei einem Leck im
Druckkissen dient
Die Erfindung verkörpert sich auch in einer Schneidvorrichtung zum Erzeugen des Schlitzes, welche
einen über den Boden angeordneten Ständer umfaßt, an dem ein die in einer vertikalen Ebene angeordnete
Schneidscheibe tragendes, vertikales Halterohr gelagert ist, welches in eine vorher eingebrachte Führungsbohrung
stbsenkbar ist
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer solchen Schneidvorrichtung besteht darin, daß die Schneidscheibe
kreissägenartig umläuft und durch das Halterohr hindurch angetrieben ist und daß das Halterohr an
einem den Motor tragenden Schlitten befestigt ist, der an Führungsstangen gegen das Erdreich beweglich ist
Zur Erzielung tiefer Schlitze können Zwischenstücke zur Verlängerung des Halterohres vorgesehen sein.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn das Halterohr in
der Ebene der Schneidscheibe in einr:r leicnten
Pendelbewegung bewegbar ist, weil dadurch die kreissägenartige Wirkung der Schneidscheibe und das
Herausfördern des geschnittenen Erdreichs erleichtert werden.
Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine seitliche Ansicht der Schneidvorrichtung,
Fi g. 2 eine Frontansicht derselben von der Seite der
Schneidscheibe gesehen,
Fig.3 ein Druckkissen mit einer der geometrischen
Gestalt des Schlitzes angepaßter Form,
F i g. 4 ein Druckkissen anderer Form, bestimmt für die Fälle, bei denen es nicht notwendig ist, den Schlitz
auszufüllen und
F i g. 5 einen Schnitt durch die Meßvorrichtung für die
Verschiebungen.
Die Schneidvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer am 3oden befestigten Grundplatte 1, zwei
Führungsstangen 2, die am oberen Ende durch eine Querverbindung gehalten sind, welche ihrerseits durch
zwei Streben 3 mit der Grundplatte 1 verbunden ist, um die gesamte Steifigkeit der Vorrichtung zu erhöhen.
Die beiden Führungsstangen 2 weisen längs ihrer gesamten Länge Gewindespindel?! 4 auf, die mittels
einer Kurbel 5 und in der Abbildung nicht sichtbarer Zahnräder die lotrechte Auf- und Abwärtsbewegung
eines Schlittens 6 erlauben, der verschiebbar auf den Führungsstangen 2 montiert ist.
An dem Schlitten 6 ist ein Getriebe 7 befestigt sowie der dazugehörige Antriebsmotor 8. Dieser Antriebsmotor
8 kann elektrisch, durch Druckluft oder durch eine andere Energieform angetrieben werden. Die hydraulische
Antriebsart wird bevorzugt, weil sie eine kompaktere Konstruktion erlaubt.
Durch das Getriebe 7 und durch ein Übertragungssystem (Doppelkette, Welle o, dgl.) wird eine Schneidscheibe
9, die auf einer am Ende eines Halterohres 11 vorgesehenen Welle 10 montiert ist, in Drehbewegung
gesetzt
Zuerst wird ein Führungsloch in das Erdreich gebohrt Diese Bohrung wird mit einem Bohrer angemessenen
Durchmessers durchgeführt, der durch den Antriebsmotor 8 der Vorrichtung angetrieben wird. Die Vorwärtsbewegung
der Schneidscheibe 9 erfolgt durch die Kurbei5.
Durch einen Hebel 12 und einen Nocken 13 kann man dem Halterohr 11 der Schneidscheibe 9 eine lineare
oder pendelartige Hin- und Herbewegung erteilen, welche das Eindringen der Schneidscheibe 9 im Erdreich
erleichtert Dadurch stellt sich während des Schneidvorgangs ein kleines Spiel in Längsrichtung des Schlitzes
ein.
Die Länge des Halterohrs 11 kann man durch Verlängerungsstücke der Tiefe des zu öffnenden
Schlitzes anpassen.
Die Druckkissen 14, die der gleichförmigen Übertragung
der Versuchsdrücke dienen, bestenen im wesentlichen aus zwei gleichen am Rand aneinander geschweißten
Weichmetallplatten (oder aus einem anderen Material hoher mechanischer Festigkeit und hoher
Verformbarkeit).
Wenn es sich um Druckkissen 14 handelt, die sich der Schlitzöffnung vollkommen anpassen müssen, besteht
ihre geometrische Form aus der Vereinigung eines Rechteckes mit einem Halbkreis (Fig. 3). In den
anderen Fällen können die Druckkissen 14 eine andere Form und kleinere Abmessungen (Fig.4) aufweisen.
Die Letztgenannten werden bei Versuchen benutzt, bei denen der Schlitzrand nicht beansprucht werden darf.
Am oberen Rand der Druckkissen 14 der erstgenannten Type ist eine Platte 15 befestigt, die dem Schutz des
Bedienungspersonals gegen eventuelles Herausspritzen von unter Druck stehendem Öl dient, im FaUe einer
Leckstelle im Druckkissen 14. Beide Druckkissentypen weisen einen Einlaßstutzen 16, der für die Einführung
de- Druckflüssigkeit bestimmt ist, und einen für die Durchführung von elektrischen Leitern oder anderen
Meßleitungen vorgesehenen Stutzen 17 auf.
4> Die Meßvorrichtung (Fi g. 5) befindet siel·· im Inneren
zwischen den Druckkissenwänden, a,, angemessenen Punkten befestigt, und besteht im wesentlichen aus zwei
Metallstreifen 18. Diese sind leicht verformbar und haben ein Ende festgeklemmt. An ihrer Oberfläche sind
elektrisch geschaltete Dehnungsmesser angebracht, die mit einem außenstehenden Meßgerät verbunden sind.
Es kann sich beispielsweise um in Wheatstonebrückenschaltung angeschlossene Dehnungsmeßstreifen 19
handeln.
ί j Die Meßvorrichtung zeigt unmittelbar die Abstandsänderungen
zwischen den beiden Druck'dssenwänden an.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Anordnung zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und Spannungen im Erdreich, bei der
in einem Hohlraum des Erdreichs ein hydraulischer Druckerzeuger eingebracht wird, dessen Druckflächen
auf Umfangsflächen des Hohlraumes einwirken, und bei der die dadurch bewirkten Verschiebungen
im Erdreich Ober elektrische Meßvorrichtungen am Druckerzeuger gemessen werden, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hohlraum aus einem oder mehreren sich überlappenden, mittels einer
Schneidvorrichtung in das Erdreich eingeschnittener Schlitze besteht und daß der Druckerzeuger ein
plattenförmiges Druckkissen (14) ist, in dessen Innerem eine Meßvorrichtung (18, 19) für die
gegenseitige Verschiebung der einander gegenüberliegenden Druckkissenwände angeordnet ist
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Schlitz mittels einer Schneidvorrichtung mit einer Schneidscheibe
erzeugt wird, die an einem in ihrer Ebene verlaufenden Halterohr gelagert ist, welches sich
beim Schneiden in eine vorher eingebrachte Führungsbohrung absenkt, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei in der Führungsbohrung anzuordnende Zylindersegmente vorgesehen sind, die die ebene
Form der Begrenzungsflächen des Schlitzes wieder herstellen.
3. Druckkissen für die Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
es zwei gleicii große, einander gegenüberstehende, am Rand miteinander versi'.weißte Weichmetallplatten mit einem Stutren (16) für das Druckmittel
und einen Stutzen (17) für die ! 'eßleitung sowie im
Inneren Meßvorrichtungen (18,19) für die gegenseitige Verschiebung der Druckkissenwände aufweist.
4. Druckkissen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß oberhalb des Druckkissens (14) eine Abdeckplatte (15) angeordnet ist.
5. Schneidvorrichtung für die Erzeugung des Schlitzes bei der Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
mit einem über dem Boden angeordneten Ständer, an dem ein die in einer vertikalen Ebene
angeordnete Schneidscheibe tragendes vertikales Halterohr gelagert ist, welches in eine vorher
eingebrachte Führungsbohrung absenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidscheibe (9)
kreissägenartig umläuft und durch das Halterohr (11) hindurch angetrieben ist und daß das Halterohr
(11) an einem den Antriebsmotor (8) tragenden Schlitten (6) befestigt ist, der an Führungsstangen (2)
gegen das Erdreich beweglich ist.
6. Schneidvorrichtung nach Anspruch 5« dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung tiefer Schlitze
Zwischenstücke zur Verlängerung des Halterohrs (II) vorgesehen sind.
7. Schneidvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterohr (U) in
der Ebene der Schneidscheibe (9) in einer leichten Pendelbewegung bewegbar ist.
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