Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 26.04.1975 75642 KI. 42k,28 MKP GOln 33/42 Twórcywynalazku: Zenon Lewandowski, Ryszard Puchalski Uprawniony z patentu tymczasowego: Przedsiebiorstwo Geologiczno- Fizjograficzne i Geodezyjne Budownictwa „Geoprojekt", Warszawa (Polska) Sonda inspekcyjna do badania gruntów w podlozu budowlanym Przedmiotem wynalazku jest sonda inspekcyjna do badan gruntów mineralnych i organicznych ro¬ dzimych w podlozu budowlanym.Celem sondowania jest ustalenie nosnosci podlo¬ za przeznaczonego pod zabudowe, na podstawie pomiaru oporu penetracji stozkowej koncówki son¬ dy przy jej wciskaniu w grunt oraz na podstawie pomiaru oporu scinania gruntu przy pomocy kon¬ cówki krzyzakowej, podczas jej obrotu o dowolny kat w gruncie. Sondy inspekcyjne stosuje sie takze do lekkich prac wiertniczych w celu ustalenia pro¬ filu geologicznego oraz pobrania odpowiednich pró¬ bek gruntu i wody do badan laboratoryjnych.Przy pomiarze oporu penetracji podczas wciska¬ nia sondy stosuje sie reczne obciazenie: sila na¬ cisku miesni lub obciaznikami o ciezarze odpo¬ wiednio dobranym do rzeczywistej nosnosci gruntu.Zwykle sondy te posiadaja glowice pomiarowa z poziomo umieszczonymi rekojesciami sluzacymi do wciskania sondy recznie lub pomost do ukla¬ dania obciazników. Uklad pomiarowy obciazenia sondy konstruowany jest w postaci róznorodnych dynamometrów sprezynowych lub pierscieniowych, a wskaznikiem odksztalcenia dynamometru pod wplywem nacisku sa na ogól czujniki zegarowe.Znane sa takze glowice hydrauliczne z manometra¬ mi rejestrujacymi obciazenie sondy.W przypadku stosowania sond obrotowych sto¬ suje sie glowice pomiarowe, zwykle w postaci zna¬ nych kluczy dynamometrycznych z ukladem czuj¬ ników zegarowych lub dynamometrów sprezyno¬ wych albo hydraulicznych rejestrujacych moment obrotowy glowicy sondy w czasie scinania gruntu.Do prac wiertniczych stosuje sie glowice w po- 5 staci preta osadzonego prostopadle do zerdzi sondy w sposób sztywny co gwarantuje mozliwosc swo¬ bodnego obracania sondy w czasie wiercenia. Jako koncówki stosuje sie swidry wiertnicze spiralne, rurowe lub inne zaleznie od stopnia twardosci 10 i rozdrobnienia przewiercanych warstw gruntu.Wada tych urzadzen jest ich wykonanie w od¬ rebnych kompletach, osobno do prac wiertniczych i penetracyjnych dla ustalenia oporu penetracji przy wciskaniu sondy i oporu scinania przy obro- 15 cie koncówki krzyzakowej w gruncie. Odrebne komplety sond inspekcyjnych zwiekszaja ciezar ogólny sprzetu i zmniejszaja operatywnosc badan gruntoznawczych.Celem wynalazku bylo usuniecie tych wad przez 20 opracowanie glowicy, która równoczesnie zapew¬ nilaby mozliwosc recznego obrotu zerdzi przy wier¬ ceniu gruntu oraz skonstruowanie takiego ukladu pomiarowego, który zapewnilby równoczesna reje¬ stracje sily potrzebnej do wciskania sondy w grunt 25 i pomiar momentu obrotowego przy scinaniu obro¬ towym gruntu. Wówczas zaleznie od rodzaju wyko¬ nywanych prac wymieniane bylyby tylko koncówki sondy: wiertnicze, stozkowe lub krzyzakowe.Cel ten osiagnieto przez skonstruowanie glowicy 30 w postaci dwóch tulei polaczonych ze soba suw- 75 64275 642 3 liwie, z których pierwsza nieruchoma jest nakre¬ cana na zerdzi sondy i zabezpieczona przed obro¬ tem kolkiem ustalajacym, a druga tuleja ruchoma w stosunku do pierwszej wbudowana jest w glów¬ ny korpus glowicy, w którym osadzone sa dodatko- 8 wo ruchome raczki pokretne, czujnik zegarowy i trzy kolki, z których pierwszy stala zerowe po¬ lozenie czujnika, drugi ustala maksymalne wychy¬ lenie sprezyny, a trzeci spelnia dodatkowo role blokady umozliwiajacej calkowite wylaczenie dy- 10 namometru sprezynowego podczas wykonywania prac wiertniczych.Sprezyna dynamometryczna umieszczona jest wewnatrz tulei nieruchomej i tulei ruchomej w korpusie glowicy, przy czym konce górny i doi- 15 ny sprezyny zablokowane sa w obydwu tulejach w sposób nieruchomy. Tak pomyslana konstrukcja glowicy oraz zastosowanie kolków ograniczajacych obrót glównego korpusu pozwala na zabezpieczenie sprezyny przed nadmiernym jej obciazeniem w cza- 20 sie scinania w przypadku natrafienia na przeszko¬ dy w gruncie w postaci kamieni, korzeni itp. oraz na calkowite wylaczenie sprezyny i zblokowanie jej z zerdziami w sposób sztywny w przypadku wykorzystywania glowicy jako pokretla przy wier- 25 ceniu i wyciaganiu zerdzi sondy z otworu wiertni¬ czego.Na zewnetrznej powierzchni tulei nieruchomej znajduje sie krzywka spiralna stanowiaca podstawe nózki czujnika zegarowego, przy czym kat spirali 30 krzywki jest tak uksztaltowany, ze mozliwe jest równoczesne obserwowanie na czujniku odksztalcen liniowych sprezyny zarówno przy wciskaniu sondy jak i jej obracaniu podczas scinania. Oksztalcenie liniowe sprezyny jest miernikiem momentu obroto- 39 wego przy scinaniu. Odpowiednie cechowanie spre¬ zyny dynamometru i czujnika pozwala okreslic opór penetracji przy wciskaniu w jednostkach ob¬ ciazenia na jednostkowa powierzchnie przekroju stozka sondy, lub opór scinania w podobnych jed- 40 nostkach zaleznie od zastosowanej powierzchni krzyzaka.Dodatkowa zaleta sondy jest umieszczenie raczek pokretnych w korpusie glowicy w sposób obroto¬ wy na sworzniach blokowanych w polozeniu robo- 45 czym przy pomocy nakretek gwintowanych, nato¬ miast w polozeniu transportowym raczki te sa ukla¬ dane pionowo wzdluz osi sondy w specjalnych gniazdach w korpusie glowicy.Przyklad rozwiazania konstrukcji sondy przed- 50 stawia rysunek, w którym: fig. 1 przedstawia son¬ de przygotowana do pracy, a fig. 2 — rzut pozio¬ my glowicy sondy.Sonda wedlug wynalazku sklada sie z glowicy pomiarowej 1, zerdzi rurowych 7, koncówek wiert- 59 niczych oraz przeznaczonych do sondowania grun¬ tu, stozkowych i krzyzakowych 8. Poszczególne ele¬ menty sondy laczone sa ze soba w sposób trwaly przy pomocy wewnetrznych gwintowanych laczni¬ ków. Jako opakowanie sondy przeznaczonej do 60 transportu uzywa sie futeralu brezentowego z no- sidlem rzemiennym sluzacym do przenoszenia ca¬ lego zestawu na ramieniu wykonujacego badania.Caly zestaw wykonany jest z duraluminium z wy¬ jatkiem glowicy i koncówek sondy, które wykona- 69 4 ne sa ze stali. Dzieki temu kompletne urzadzenie jest lekkie i latwe w obsludze przez jedna osobe.Glowica pomiarowa sondy zbudowana jest z dwóch elementów: korpusu glównego glowicy 1, w którym osadzona jest ruchoma tuleja oraz z tu¬ lei nieruchomej 4. Wewnatrz tulei ruchomej i nie¬ ruchomej osadzona jest sprezyna dynamometrycz¬ na 13, która jest zamocowana w swym górnym i dolnym polozeniu przy pomocy kolków stabilizu¬ jacych.Na zewnatrz tulei nieruchomej umieszczona jest krzywka spiralna 6 stanowiaca podstawe nózki 5 czujnika 9. Spiralna krzywka jest tak uksztaltowa¬ na, ze umozliwia pomiar odksztalcenia liniowego sprezyny dynamometru zarówno podczas wciskania sondy w grunt, jak i jej obracania podczas scina¬ nia.Tuleja nieruchoma 4 przykrecana jest do zer¬ dzi 7 przy pomocy laczników gwintowanych oraz jest zabezpieczona przed odkreceniem (obrotem) kolkiem ustalajacym polozenie 14.Do pomiaru odksztalcenia sprezyny dynamome¬ tru sluzy czujnik 9, który jest osadzony w gniez¬ dzie korpusu glównego glowicy 1 przy pomocy sru¬ by mocujacej 3.W celu zmniejszenia tarcia ruchomej tulei glo¬ wicy w stosunku do tulei nieruchomej podczas sci¬ nania zastosowano lozysko kulkowe 12 umieszczone w dolnym koncu korpusu glowicy 1.W korpusie glowicy 1 obrotowo na sworzniach umieszczone sa raczki pokretne 10, blokowane w polozeniu roboczym przy pomocy gwintowanych nakretek 11, natomiast w polozeniu transportowym, raczki pokretne umieszczone sa pionowo w gniez¬ dzie 17, korpusu glównego glowicy 1.W celu zabezpieczenia sprezyny dynamometrycz¬ nej 13 przed przeciazeniem w czasie sondowania zastosowano dwa kolki ograniczajace 15 i 16, z któ¬ rych kolek 15 ogranicza kat obrotowy korpusu glównego glowicy 1 w stosunku do ruchomej tulei i zabezpiecza sprezyne dynamometru 13 przed me¬ chanicznym zerwaniem w przypadku nadmiernego oporu w czasie scinania gruntu, natomiast kolek 16 spelnia dodatkowo role blokady uniemozliwiajacej calkowite wylaczenie sprezyny dynamometru i po¬ laczenie bezposrednie glowicy z zerdzia sondy, co jest niezbedne w czasie wiercenia i wyciagania son¬ dy z otworu wiertniczego.W celu zapewnienia odpowiednio dokladnego po¬ miaru zastosowano kolek 18 sluzacy do ustalania polozenia zerowego czujnika przy scinaniu obroto¬ wym gruntu.Przy tak skonstruowanej glowicy, uzyskano efekt wieloczynnosciowego jej zastosowania, dzieki cze¬ mu sonda inspekcyjna moze spelniac potrójna role przyrzadu do wiercenia, sondowania statycznego gruntu i sondowania obrotowego z pomiarem opo¬ ru scinania. Polaczenie wszystkich elementów w jedna calosc oraz zastosowanie lekkich metali powoduje, ze przyrzad jest portatywny nadajacy sie do osobistego wyposazenia geologa wykonuja¬ cego badania gruntoznawcze.75 642 6 PL PL