DE1759425C3

DE1759425C3 - Anordnung zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften Und Spannungen im Erdreich

Info

Publication number: DE1759425C3
Application number: DE1759425A
Authority: DE
Inventors: Manuel Coelho Mendes Da Rocha; Jorge Neves Da Silva
Original assignee: LABORATORIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL LISSABON
Current assignee: LABORATORIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL LISSABON
Priority date: 1967-05-06
Filing date: 1968-04-30
Publication date: 1979-08-30
Also published as: FR1561795A; ES353555A1; SE352959B; SE389370B; ES354141A1; GB1223342A; JPS49254B1; DE1759425B2; US3533283A; DE1759425A1

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 fiber 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

to 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 Booenstruktur 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.

Bei der Erfindung kann der Schlitz mittels einer Schneidvorrichtung mit einer Schneidscheibe erzeugt werden, die an einem in ihrer Ebene verlaufenden Halterohr gelagert ist, weiches 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 Zylindersegmente vorgesehen sind, die die ebene Form der Begrenzungsflächen des Schlitzes wieder herstellen, damit die Druckkissen an ebenen

w Flächen anliegen können und keine Störung der Schlitzform gegeben ist

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Druckkissen, weiches 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 Meßleituiig 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 absenkbar ist

Die erfindungsgemaße 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 einer leichten 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. t eine seitliche Ansicht der Schneidvorrichtung, F i g. 2 eine Frontansicht derselben von der Seite dar Schneidscheibe gesehen,

F i g. 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 Boden 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 Gewindespindeln 4 auf, die mittels einer Kurbel 5 und in der Abbildung nicht sichtbarer Zahnräder die lotrechte Auf- und Abwärts'oewegung 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 Kurbel 5.

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 U kann man durch Verlängerungsstücke der Tiefe des zu öffnenden Schlitzes anpassen.

Die Druckkissen 14, die der gleichförmigen Übertragung der Versuchsdrücke dienen, bestehen 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 Falle einer Leckstelle im Druckkissen 14. Beide Druckkissentypen weisen einen Einlaßstutzen 16, der für die Einführung der Druckflüssigkeit bestimmt ist, und einen für die Durchführung von elektrischen Leitern oder anderen Meßleitungen vorgesehenen Stutzen 17 auf. Die Meßvorrichtung (F i g. 5) befindet sich im Inneren zwischen den Druckkissenwänden, an 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 kinn sich beispielsweise um in Wheatstonebrückenschaltung angeschlossene Dehnungsmeßstreifen 19 handeln.

Die Meßvorrichtung zeigt unmittelbar die Abstandsänderungen zwischen den beiden Druckkissenwänden an.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 über 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 gleich große, einander gegenüberstehende, am Rand miteinander verschweißte Weichmetallplatten mit einem Stutzen (16) für das Druckmittel und einen Stutzen (17) für die Meßleitung 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 (11) vorgesehen sind.

7. Schneidvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß das Halterohr (11) in der Ebene der Schneidscheibe (9) in einer leichten Pendelbewegung bewegbar ist