RO130870B1

RO130870B1 - Apparatus for determining mechanical characteristics

Info

Publication number: RO130870B1
Application number: ROA201400465A
Authority: RO
Inventors: Anghel Stanciu; Ştefan Cioară
Original assignee: Universitatea Tehnică "Gheorghe Asachi" Din Iaşi
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2019-12-30
Also published as: RO130870A2

Description

Invenția se referă la un aparat pentru determinarea rezistenței la forfecare prin compresiune a probelor de pământ, utilizat în special pentru cercetări în domeniul geotehnicii și fundațiilor.The invention relates to an apparatus for determining the shear strength by compression of soil samples, used in particular for research in the field of geotechnics and foundations.

Sunt cunoscute mai multe aparate utilizate pentru cercetări în domeniul geotehnicii și fundațiilor având același scop. Astfel, este cunoscut un aparat care asigură forma probelor din pământuri necoezive prin turnarea materialului în interiorul unor matrițe metalice căptușite cu membrane de cauciuc. După confecționarea probei, prin compactare, cu ajutorul unei pompe de vid, se creează o presiune de sucțiune în interiorul membranei de cauciuc. Se demontează matrița metalică, iar proba, conținută în membrana de cauciuc, se așază în aparatul de încercare.Several devices used for research in the field of geotechnics and foundations having the same purpose are known. Thus, an apparatus is known which ensures the form of the samples from non-cohesive earth by molding the material inside some metal molds lined with rubber membranes. After the sample is made, by means of compaction, with the help of a vacuum pump, a suction pressure is created inside the rubber membrane. The metal mold is disassembled and the sample, contained in the rubber membrane, is placed in the test apparatus.

Este cunoscut un aparat de examinare bi-axială a probelor de pământ US4885941A alcătuit dintr-o matriță dintr-un material de plastic, pentru comprimarea probelor, căptușită cu o membrană de cauciuc, având o placă de fund pentru susținerea probelor și o placă superioară, unde suportul superior, suportul inferior și plăcile de sticlă au deschideri pentru fixarea furtunurilor pentru formarea vidului pentru comprimarea probelor, testarea probelor obținute se face prin introducerea acestora în aparatul de testare format dintr-o placă de bază inferioară, doi pereți laterali de ghidare căptușiți cu plăci de sticlă, aceștia având tije de legătură pentru reglarea presiunii laterale, și o placă superioară pentru sigilarea recipientului, după care se comprimă proba pe direcție axială până la forfecarea probei.A bi-axial soil test apparatus US4885941A is made up of a mold made of a plastic material, for sample compression, lined with a rubber membrane, having a bottom plate for supporting the samples and a top plate, where the upper support, the lower support and the glass plates have openings for fixing the vacuum forming hoses for the compression of the samples, the testing of the obtained samples is done by inserting them in the test apparatus formed by a lower base plate, two lateral guide walls lined with glass plates, these having connecting rods for adjusting the lateral pressure, and a top plate for sealing the container, after which the sample is compressed in the axial direction until the sample is sheared.

Se mai cunoaște un aparat pentru măsurarea tensiunii laterale a solului EP0403699A1 alcătuit dintr-o celulă de presiune de formă cilindrică din plexiglas, o placă superioară, o placă inferioară și o membrană de cauciuc impermeabilă care îmbracă proba de testare.Also known is a device for measuring the lateral tension of the soil EP0403699A1 consisting of a cylindrical plexiglass pressure cell, a top plate, a bottom plate and a waterproof rubber membrane that covers the test sample.

Mai sunt cunoscute aparate care, pentru a asigura forma probelor din pământuri coezive, folosesc matrițe metalice, în care se introduce materialul, după care se înlătură surplusul prin fasonare după niște caneluri prevăzute dinainte.There are also known devices which, in order to ensure the form of the samples from cohesive earth, use metallic molds, in which the material is inserted, after which the surplus is removed by molding after some previously provided grooves.

Aceste aparate prezintă următoarele dezavantaje:These devices have the following disadvantages:

- procedurile prin care se pregătesc probele sunt complicate și necesită instrumente suplimentare (matrițe, pompe de vid etc.);- the procedures for preparing the samples are complicated and require additional tools (molds, vacuum pumps, etc.);

- apar dificultăți cauzate de folosirea presiunii de sucțiune în ceea ce privește controlul proprietățile probelor de pământ necoeziv în timpul confecționării;- difficulties arise due to the use of the suction pressure as regards the control of the properties of the non-cohesive soil samples during the preparation;

- după confecționare, manevrarea probelor, necesară pentru a le așeza în aparatul de încercare, poate altera proprietățile epruvetelor.- after making, the handling of the samples, necessary to place them in the test apparatus, can alter the properties of the samples.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în confecționarea și încercarea probelor de pământ direct în aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice, simplificând astfel procedurile utilizate în momentul actual și îmbunătățind precizia rezultatelor.The problem solved by the invention is to make and test the soil samples directly in the apparatus for determining the mechanical characteristics, thus simplifying the procedures used at the present time and improving the accuracy of the results.

Aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice ale pământurilor, conform invenției, înlătură dezavantajele enumerate mai sus prin aceea că, în scopul determinării caracteristicilor mecanice ale pământurilor care lucrează în stare plană de deformații, se realizează un aparat în alcătuirea căruia intră o placă de bază pe care sunt dispuși doi pereți laterali din plexiglas și două celule de presiune, celulele de presiune fiind prevăzute cu pistoane mobile perforate pentru asigurarea formei probei în timpul confecționării și membrane de cauciuc pentru etanșarea în timpul încercării propriu-zise, iar la partea superioară a aparatului este dispusă o placă metalică superioară care fixează pereții de plexiglas, și este, de asemenea, prevăzută cu trei orificii cu piese de trecere prin care culisează un piston de încărcare verticală, poziția pieselor metalice fiind asigurată prin presare pe plăcile de plexiglas cu ajutorul unortiranți, a unor prese cu șurub și a unui cadru metalic dispus longitudinal,The apparatus for determining the mechanical characteristics of the earth, according to the invention, removes the disadvantages listed above by the fact that, in order to determine the mechanical characteristics of the earth working in a plane state of deformation, an apparatus is formed in which a base plate is included, on which are disposed of two side walls of plexiglass and two pressure cells, the pressure cells being provided with perforated movable pistons to ensure the shape of the sample during making and rubber membranes for sealing during the test itself, and at the top of the apparatus is arranged a upper metal plate that fixes the plexiglass walls, and is also provided with three holes with passage parts through which a vertical loading piston slides, the position of the metal parts being secured by pressing on the plexiglass plates with the help of unidirectional , screw presses and a longitudinally arranged metal frame,

RO 130870 Β1 aparatul descris permițând aplicarea încărcărilor pe direcția longitudinală a probei de pământ1 prin presurizarea celulelor de presiune, după care pistoanele mobile perforate se retrag în interiorul celulelor, și, prin intermediul pistonului de încărcare verticală, se acționează asupra 3 probei cu o forță crescătoare, până în momentul în care cedează.EN 130870 Β1 the apparatus described allowing the application of loads on the longitudinal direction of the earth sample1 by pressurizing the pressure cells, after which the perforated movable pistons are withdrawn inside the cells, and, by means of the vertical loading piston, it acts on 3 samples with an increasing force. , until the moment they give up.

Invenția prezintă următoarele avantaje:5The invention has the following advantages: 5

- probele se confecționează direct în aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice fără a folosi alte instrumente (matrițe metalice, pompe de vid etc.);7- the samples are made directly in the machine to determine the mechanical characteristics without using other tools (metal dies, vacuum pumps, etc.), 7

- nu mai este necesară manipularea probelor după confecționare, astfel eliminându-se o sursă de erori;9- it is no longer necessary to manipulate the samples after the preparation, thus eliminating a source of errors, 9

- precizia în ceea ce privește caracteristicile probelor obținute este îmbunătățită.- the accuracy with regard to the characteristics of the obtained samples is improved.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 ...5,11 care reprezintă:An example of embodiment of the invention is given below, in connection with FIG. 1 ... 5,11 which represents:

- fig. 1, vedere laterală;13FIG. 1, side view; 13

- fig. 2, secțiune transversală;FIG. 2, cross section;

- fig. 3, vedere de sus a plăcii de bază;15FIG. 3, top view of the motherboard; 15

- fig. 4, vedere de sus a plăcii superioare;FIG. 4, top view of the top plate;

- fig. 5a, celule de presiune - vedere din față;17FIG. 5a, pressure cells - front view; 17

- fig. 5b, celule de presiune - vedere laterală;FIG. 5b, pressure cells - side view;

- fig. 5c, celule de presiune - secțiune.19FIG. 5c, pressure cells - section.19

Aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice ale pământurilor, conform invenției, conține o placă de bază 1, pe care sunt dispuși doi pereți laterali din plexiglas 2 și 21 două celule de presiune 3 care, la rândul lor, sunt prevăzute cu piese de trecere 4 care, prin acționarea unui levier 5, permit culisarea unor pistoane mobile perforate 6 ce au rolul de a 23 asigura forma probei, totodată celulele de presiune 3 fiind prevăzute cu membrane de cauciuc 7 pentru etanșare, iar la partea superioară a aparatului este prevăzută o placă 25 metalică superioară 8 care fixează pereții de plexiglas 2 în două caneluri, și prezintă trei orificii prevăzute cu piese de trecere 9 ce permit culisarea pistonului de încărcare verticală 27 10 deasupra căruia este dispus un sabot metalic 11 pe care stă inelul dinamometric 12 ce măsoară forța de compresiune; poziția pieselor metalice 1,3 și 8 este asigurată prin presare 29 pe canturile plăcilor de plexiglas 2 cu ajutorul preselor cu șurub 13, a cadrului metalic 14 și a tiranților 15, iar plăcile de plexiglas 2 se vor prinde de placa de bază 1 prin intermediul 31 cornierelor 16; aparatul astfel descris permite aplicarea încărcărilor pe direcția longitudinală a probei de pământ prin presurizarea celulelor de presiune 3, presiunea fiind monitorizată 33 permanent prin intermediul manometrelor 17, apoi, prin rotirea levierului 5, pistoanele mobile perforate 6 sunt retrase în interiorul celulelor 3, permițând astfel deformarea liberă a probelor 35 în direcție longitudinală, după care, pe direcție verticală, proba de pământ va fi încărcată prin deplasarea pistonului de încărcare verticală 10 cu o viteză constantă, iar monitorizarea 37 deplasării pistonului de încărcare verticală 10 se va face cu ajutorul a două microcomparatoare 18 montate pe tijele pistonului 10. 39The apparatus for determining the mechanical characteristics of the earth, according to the invention, contains a base plate 1, on which two side walls of plexiglass 2 and 21 two pressure cells 3 are disposed which, in turn, are provided with passage pieces 4 which, by actuating a lever 5, they allow the sliding of perforated movable pistons 6 that have the role of 23 to ensure the shape of the sample, at the same time the pressure cells 3 being provided with rubber membranes 7 for sealing, and a metal plate 25 is provided at the top of the apparatus. top 8, which fixes the walls of plexiglass 2 in two grooves, and has three holes provided with passage pieces 9 that allow the sliding of the vertical loading piston 27 10 above which a metal shoe 11 is disposed on which stands the dynamometric ring 12 which measures the compression force ; the position of the metal parts 1.3 and 8 is secured by pressing 29 on the edges of the plexiglass plates 2 by means of the screw presses 13, the metal frame 14 and the rods 15, and the plexiglas plates 2 will be attached to the base plate 1 by means of 31 corners 16; the apparatus thus described allows the loads to be applied along the longitudinal direction of the earth sample by pressurizing the pressure cells 3, the pressure being monitored 33 permanently by means of the pressure gauges 17, then by rotating the lever 5, the perforated movable pistons 6 are withdrawn inside the cells 3, thus allowing free deformation of the samples 35 in the longitudinal direction, after which, in the vertical direction, the earth sample will be charged by moving the vertical loading piston 10 at a constant speed, and monitoring 37 the movement of the vertical loading piston 10 will be done with the help of two micro-comparators 18 mounted on the piston rods 10. 39

Se descrie, în continuare, un procedeu ce asigură forma probei în timpul confecționării acesteia direct în aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice: 41The following describes a process which ensures the shape of the sample during its manufacture directly in the apparatus for determining the mechanical characteristics: 41

- se montează pereții de plexiglas 2 pe placa de bază 1 și se fixează cu ajutorul cornierelor 6; se montează celulele de presiune 3 pe placa de bază 1 și se fixează prin strân- 43 gerea preselor cu șurub 13; se asigură poziția pistoanelor mobile perforate 6 în contact cu membranele de cauciuc 7; 45- mount the plexiglass walls 2 on the base plate 1 and fix it with the brackets 6; mount the pressure cells 3 on the base plate 1 and fix it by tightening the screw presses 13; the position of the perforated movable pistons 6 in contact with the rubber membranes 7 is ensured; 45

- se lubrifiază pereții de plexiglas 2, după care se confecționează proba de pământ;- the plexiglass walls 2 are lubricated, after which the soil sample is made;

RO 130870 Β1RO 130870 Β1

- se montează pistonul de încărcare verticală 10 și placa metalică superioară 8; se montează cadrul metalic 14 și tiranții 15 pentru a asigura poziția pieselor; tot în această fază se așază sabotul metalic 11 și inelul dinamometric 12 între jugul presei și tijele pistonului 10 pentru a putea măsura forța de compresiune transmisă probei. Se montează microcompara5 toarele 18 pe tijele pistonului de încărcare verticală 10;- the vertical loading piston 10 and the upper metal plate 8 are mounted; mount the metal frame 14 and the tie rods 15 to ensure the position of the parts; also in this phase the metal shoe 11 and the dynamometric ring 12 are placed between the press yoke and the piston rods 10 in order to be able to measure the compression force transmitted to the sample. The microcompare 5 is mounted 18 on the rods of the vertical loading piston 10;

- se introduce apa sub presiune în celulele de presiune 3; după presurizarea celulelor de presiune 3, poziția pistoanelor 6 se va menține timp de 30 min și apoi, prin rotirea levierului 5, acestea se retrag în interiorul celulelor de presiune 3;- the pressurized water is introduced into the pressure cells 3; after pressurizing the pressure cells 3, the position of the pistons 6 will be maintained for 30 minutes and then, by rotating the lever 5, they will retract inside the pressure cells 3;

- menținând presiunea apei constantă, se aplică probei o forță pe direcție verticală prin intermediul pistonului de încărcare verticală 10. Forța va fi monitorizată prin intermediul 11 inelului dinamometric 12 dispus la partea superioară a tijelor pistonului de încărcare verticală- keeping the water pressure constant, a force in the vertical direction is applied to the sample by means of the vertical loading piston 10. The force will be monitored by means of 11 the dynamometric ring 12 disposed at the top of the rods of the vertical loading piston

10. De asemenea, se va monitoriza permanent deplasarea acestuia prin cele două micro13 comparatoare 18. Forța verticală va fi mărită în mod constant, până la cedarea probei de pământ.10. Also, its displacement will be permanently monitored by the two micro13 comparators 18. The vertical force will be constantly increased, until the earth sample is yielded.

Claims

1. Apparatus for determining the mechanical characteristics of the earth, consisting of 3 from a sample chamber with a vertical loading piston (10), its displacement monitoring is done with microcomparers (8), the room being provided with 5 passing parts (9) and some manometers (17), above which is placed a metal shoe (11) on which stands a dynamometric ring (12), delimited by a base plate (1), a metal plate 7 superior (8) and two side walls (2), characterized in that the base plate (1) has two side walls (2) attached thereto by means of corners (16), two cells of 9 pressure (3), monitored by means of manometers (17) ), which are provided with the passage pieces (4) which, by actuating a lever (5), allow the sliding of perforated movable pistons (6) which provide the sample shape, at the same time, the pressure cells (3) are provided with rubber membranes (7), and in par the upper fabric of the apparatus is mounted a top metal plate (8) that secures the side walls (2) in two grooves, and has three holes provided with the passage parts (9) that allow the vertical loading piston (10) to slide. 15

2. Process for securing the shape of the remanufactured earth samples, which uses the apparatus of claim 1, characterized in that, for securing the form of the sample 17 and the pore index for the remanufactured earth, the earth is introduced into the sample formation chamber, bounded in vertical plane at the bottom of a base plate (1), and in 19 horizontal plane in one direction of the side walls (2) and in the other direction of some perforated movable pistons (6), arranged inside pressure cells (3) ) which are sealed with 21 rubber membranes (7) so that, at the time of the sample formation, the perforated movable pistons (6) are positioned in front of the cells to ensure the rectangular shape of the sample, 23 following, after the sample has been made, at the top, a rigid plate (8) is arranged which borders the sample at the top, and as the water under 25 pressure is introduced into the pressure cells ( 3), the perforated movable pistons (6) are withdrawn, the soil sample remaining bounded only by the rubber membranes (7) actuated by the water pressure 27 of the pressure cells (3), so that the soil sample is deformed.