RU168270U1 - Фильтрационная установка трехосного сжатия - Google Patents

Фильтрационная установка трехосного сжатия Download PDF

Info

Publication number
RU168270U1
RU168270U1 RU2016135998U RU2016135998U RU168270U1 RU 168270 U1 RU168270 U1 RU 168270U1 RU 2016135998 U RU2016135998 U RU 2016135998U RU 2016135998 U RU2016135998 U RU 2016135998U RU 168270 U1 RU168270 U1 RU 168270U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working chamber
filtration
sample
hydraulic cylinder
pressure
Prior art date
Application number
RU2016135998U
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Владимирович Сазонов
Николай Иванович Никитин
Юрий Владимирович Шапиро
Original Assignee
Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" filed Critical Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева"
Priority to RU2016135998U priority Critical patent/RU168270U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU168270U1 publication Critical patent/RU168270U1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области строительства, в частности для геотехнического контроля, и может использоваться при экспериментальных фильтрационно-суффозионных исследованиях и работах по определению статических прочностных и деформационных характеристик крупнообломочных грунтов, и направлена на повышение точности определения фильтрационно-суффозионных, прочностных и деформационных характеристик крупнообломочных грунтов натурного гранулометрического состава. Фильтрационная установка содержит рабочую камеру с крышкой, в которую вмонтирован датчик контроля порового давления, гидроцилиндр, установленный в основании рабочей камеры для создания осевой нагрузки, оболочку, систему подачи давления в гидроцилиндр, датчик вертикальных перемещений, систему подачи давления бокового обжатия в рабочую камеру и измерения объемных деформаций образца. Гидроцилиндр вмонтирован в крышку рабочей камеры и опирается поршнем, площадь которого увеличена как минимум в 3-5 раз до поперечных размеров рабочей камеры, на верхний штамп через точечные опоры для создания зазора, в который проникает рабочая жидкость при всестороннем обжатии образца. В штоке гидроцилиндра выполнен канал для подачи воды на верхнюю поверхность образца от напорной системы с двумя напорными емкостями, работающими поочередно для длительного поддержания в непрерывном режиме фильтрационного потока. Со стороны нижнего штампа оборудована песколовка с двумя заслонками, одна из которых перекрывает поступление фильтрационного потока в нее, а через вторую вынимают осадок, образовавшийся в результате проведения опыта, не прерывая при этом процесс

Description

Полезная модель относится к области строительства, в частности для геотехнического контроля, и может использоваться при экспериментальных фильтрационно-суффозионных исследованиях и работах по определению статических прочностных и деформационных характеристик крупнообломочных грунтов.
Известна фильтрационная установка вертикального типа, предназначенная для проведения испытаний грунтов с крупностью частиц до 20 мм, состоящая из прозрачного цилиндра диаметром 150 мм и высотой 250 мм, закрытого крышкой, в которой установлен термометр и шток для создания давления в вертикальном направлении, из напорного бака, поднятого на требуемую высоту, для осуществления напора воды самотеком, из резервуара нижнего бьефа, установленного таким образом, что образец грунта всегда находится в затопленном состоянии, в нижней части установки находится конический отстойник с патрубком, на который надевается мензурка/песколовка (Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, РД 34 15.073-9, 1991 г., - Л., ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, рис. 36). Установка применяется для определения как местных коэффициентов фильтрации, так и средних по всему объему. Кроме того, в ней можно исследовать фильтрационно-суффозионную прочность грунтов.
Основным недостатком данной установки является то, что рабочая камера представляет собой цилиндр с жесткими стенками, что приводит к неконтролируемой пристенной фильтрации во время опытов и, следовательно, к ошибкам в определении коэффициента фильтрации. К недостаткам установки можно отнести и то, что ее конструкция не позволяет проводить фильтрационно-суффозионные испытания образцов в реальных напряженно деформированных условиях.
Известен автоматизированный комплекс для проведения трехосных испытаний с размерами рабочих камер для образцов ∅70, 100 и 150 мм, состоящий из прозрачных рабочих камер, имеющих высокопрочную конструкцию, с максимальным давлением всестороннего обжатия образца 2МПа, нагрузочной рамы для создания осевой нагрузки до 100 кН с постоянной скоростью деформации образца, панели распределения воды под давлением и устройства для автоматического измерения объемных деформаций, тензометрических датчиков нагрузки, перемещения, порового давления, сбор и обработка данных проводится с помощью GEODATOLOG- 16-канального блока сбора данных (производство Фирмы «Wykeham Farrance»; журнал Soil Mechanics Testing Systems, с. 32-34; электронный ресурс: www.wfi.co.uk).
Недостатками аналога являются отсутствие возможности проведения фильтрационно-суффозионных испытаний и ограничение крупности частиц исследуемого грунта только до 20 мм, что недостаточно для определения характеристик прочности и деформируемости крупнообломочных грунтов.
Известна установка трехосного сжатия для проведения крупномасштабных опытов, предназначенная для проведения трехосных испытаний с целью определения характеристик прочности и деформируемости крупнообломочных грунтов с крупностью обломков до 60 мм, состоящая из рабочей камеры, в основании которой расположен гидроцилиндр для создания вертикальных нагрузок как на этапе всестороннего обжатия образца, так и дальнейшего его разрушения, на шток гидроцилиндра установлен нижний штамп с образцом в резиновой оболочке, сверху рабочая камера закрыта крышкой с датчиком для контроля порового давления, боковое обжатие образца осуществляется путем передачи давления рабочей жидкости в боковой полости камеры установки через резиновую оболочку, в которую помещен образец (Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, РД 34 15.073-9, 1991 г., ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Приложение 9, рис. 9.6).
По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Основными недостатками прототипа являются раздельное регулирование бокового и вертикального нагружения, что может привести к неравномерному всестороннему обжатию образца, а также то, что для предотвращения коррозии рабочей камеры и других составных частей установки в качестве рабочей жидкости используется масло. При повреждении резиновой оболочки масло из боковой полости рабочей камеры установки проникает в образец, что делает невозможным повторное дальнейшее использование данного грунта в опытах и приводит к увеличению затрат по транспортировке и подготовке необходимого для исследований объема грунта. К недостаткам данной установки можно отнести и то, что ее конструкция не позволяет проводить фильтрационно-суффозионные испытания.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, состоит в повышении точности определения фильтрационно-суффозионных, прочностных и деформационных характеристик крупнообломочных грунтов натурного гранулометрического состава.
Для достижения указанного технического результата в фильтрационной установке трехосного сжатия, включающей рабочую камеру с крышкой, в которую вмонтирован датчик контроля порового давления, гидроцилиндр, установленный в основании рабочей камеры для создания осевой нагрузки, оболочку, систему подачи давления в гидроцилиндр, датчик вертикальных перемещений, систему подачи давления бокового обжатия в рабочую камеру и измерения объемных деформаций образца, для создания осевой нагрузки на образец крупнообломочного грунта с крупностью частиц до 80 мм, гидроцилиндр вмонтирован в крышку рабочей камеры и опирается поршнем, площадь которого увеличена как минимум в 3-5 раз до поперечных размеров рабочей камеры, на верхний штамп через точечные опоры для создания зазора, в который проникает рабочая жидкость при всестороннем обжатии образца, в штоке гидроцилиндра выполнен канал для подачи воды на верхнюю поверхность образца от напорной системы с двумя напорными емкостями, работающими поочередно для длительного поддержания в непрерывном режиме фильтрационного потока, со стороны нижнего штампа оборудована песколовка с двумя заслонками, одна из которых перекрывает поступление фильтрационного потока в нее, а через вторую вынимают осадок, образовавшийся в результате проведения опыта, не прерывая при этом процесс фильтрации, система перелива со стороны нижнего штампа и датчик давления воды в верхнем штампе закреплены на штоке гидроцилиндра для отслеживания осевых деформаций образца и постоянно находятся на одном уровне с его верхней поверхностью.
Кроме того, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
рабочая камера, гидроцилиндр и напорные емкости, имеющие контакт с водой, изготовлены из коррозионностойкой нержавеющей стали марки, например, 12Х18Н10Т или 40Х13 и других материалов, стойких к длительному воздействию агрессивных сред,
оболочка выполнена из полиуретана, например, QA945, QA950.
Отличительными признаками предлагаемой установки от указанной выше, наиболее близкой к ней, являются монтирование гидроцилиндра в крышку рабочей камеры и его опирание поршнем, с увеличением площади поршня гидроцилиндра как минимум в 3-5 раз до поперечных размеров рабочей камеры, на верхний штамп через точечные опоры для создания зазора, в который проникает рабочая жидкость при всестороннем обжатии образца крупнообломочного грунта с крупностью частиц до 80 мм, выполнение в штоке гидроцилиндра канала для подачи воды на верхнюю поверхность образца от напорной системы, выполнение напорной системы с двумя напорными емкостями, работающими поочередно, оборудование песколовки со стороны нижнего штампа двумя заслонками, одна из которых перекрывает поступление фильтрационного потока в нее, а через вторую вынимают осадок, образовавшийся в результате проведения опыта, не прерывая при этом процесс фильтрации, закрепление системы перелива со стороны нижнего штампа и датчика давления воды в верхнем штампе на штоке гидроцилиндра, постоянное нахождение системы перелива и датчика давления воды на одном уровне с нижней поверхностью верхнего штампа.
Благодаря наличию этих признаков возможно проведение крупномасштабных испытаний с целью определения фильтрационно-суффозионных, прочностных и деформационных характеристик крупнообломочных грунтов натурного гранулометрического состава для обеспечения повышения точности предсказания поведения увлажненных грунтов под нагрузкой в реальных условиях. Предлагаемая установка позволяет осуществлять равномерное всестороннее обжатие образцов путем передачи давления рабочей жидкости как в боковом направлении через оболочку, в которую помещен образец, так и в вертикальном направлении через верхний штамп. Дальнейшее увеличение вертикальной нагрузки на образец на этапе разрушения осуществляют путем передачи давления от гидроцилиндра, встроенного в крышку рабочей камеры, на верхний штамп образца.
Применение коррозионно-стойких материалов, таких как 12Х18Н10Т или 40Х13, и других материалов конструкции установки позволяет использовать в качестве рабочей жидкости воду, что делает возможным, в случае повреждения оболочки из полиуретана, повторное дальнейшее использование данного грунта в опытах путем высушивания, разделения на фракции и составления новых смесей для образцов необходимого гранулометрического состава.
Напорная система с двумя напорными емкостями, работающими поочередно, способна в непрерывном режиме длительно поддерживать фильтрационный поток практически во всем диапазоне возникающих на практике градиентов напора.
Для ликвидации растворенного в воде воздуха предусмотрена система вакуумирования воды, как в напорной системе для предотвращения воздушного кольматажа, так и в системах подачи давления в гидроцилиндр и рабочую камеру для повышения точности измерений объемных деформаций.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показана схема фильтрационной установки (фиг. 1), и фотографией (фиг. 2).
Фильтрационная установка трехосного сжатия содержит датчик вертикального перемещения 1, гидроцилиндр 2 с крышкой, рабочую камеру 3, датчик давления воды 4 в верхнем штампе на уровне перелива, образец 5 крупнообломочного грунта, оболочку 6 из полиуретана, верхнюю заслонку 7, песколовку 8, нижнюю заслонку 9, напорную систему 10, систему подачи давления 11 в гидроцилиндр 2, систему перелива 12 воды, систему подачи 13 всестороннего давления и измерения объемных деформаций образца 5 в рабочей камере 3, систему сбора и измерения скорости 14 фильтрационного потока воды.
Работа фильтрационной установки трехосного сжатия осуществляется следующим образом.
Испытания проводят по методике лабораторного определения коэффициента фильтрации грунтов (ГОСТ 25584-90) и по методике лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости грунтов (ГОСТ 12248-2010).
Вертикальное ступенчатое нагружение образца 5 крупнообломочного грунта создается системой подачи давления 11 в гидроцилиндр 2, который вмонтирован в крышку рабочей камеры 3 и опирается штоком через точечные опоры на верхний штамп образца 5, создавая зазор, в который проникает рабочая жидкость.
При испытаниях для определения фильтрационно-суффозионных характеристик, после формирования образца 5 в оболочке 6 рабочую камеру 3 закрывают крышкой с гидроцилиндром 2 и проводят водонасыщение образца 5. Затем создают необходимое для реализации натурных условий всестороннее давление в рабочей камере 3 системой подачи всестороннего давления 13, при этом регистрируют осевые деформации образца 5 с помощью датчика вертикального перемещения 1 и объемные деформации образца 5 по изменению объема воды в системе подачи всестороннего давления 13. После стабилизации деформаций образца 5 включают фильтрационный поток сверху вниз и создают напор, который задается напорной системой 10 и контролируется по давлению воды датчиком 4 в верхнем штампе. Профильтрованная вода истекает через систему перелива 12 на уровне верхнего штампа, а вынесенные из образца 5 фильтрационным потоком частицы оседают в песколовке 8. Далее измеряют скорость фильтрационного потока, прошедшего через систему сбора 14, и вычисляют коэффициент фильтрации. После стабилизации фильтрационного процесса фильтрация останавливается (если это необходимо), песколовка 8 закрывается верхней заслонкой 7 и через нижнюю заслонку 9 вынесенный из образца 5 фильтрационным потоком грунт удаляют из песколовки 8 и определяют его гранулометрический состав и массу.
Затем нижняя заслонка 9 закрывается, песколовка 8 наполняется водой, открывается верхняя заслонка 7, и включается фильтрация при следующем необходимом напоре или при другом напряженно деформированном состоянии образца 5.
После проведения фильтрационно-суффозионных испытаний возможно определение характеристик прочности и деформируемости полученных после фильтрационных опытов образцов 5 крупнообломочного грунта.
Предлагаемая фильтрационная установка позволяет проводить исследования свойств грунтов с крупностью обломков до 80 мм, т.е. проводить испытания грунтовых материалов противофильтрационных элементов и переходных зон плотин натурного гранулометрического состава, при наряженно-деформированном состояние образцов 5 и фильтрационном режиме, близком к натурному.
Таким образом, достигается получение полного объема информации о фильтрационной устойчивости, характеристиках прочности и деформируемости грунтов натурного (или близкого к нему) гранулометрического состава в реальных условиях.

Claims (3)

1. Фильтрационная установка трехосного сжатия, включающая рабочую камеру с крышкой, в которую вмонтирован датчик контроля порового давления, гидроцилиндр, установленный в основании рабочей камеры для создания осевой нагрузки, оболочку, систему подачи давления в гидроцилиндр, датчик вертикальных перемещений, систему подачи давления бокового обжатия в рабочую камеру и измерения объемных деформаций образца, отличающаяся тем, что для создания осевой нагрузки на образец крупнообломочного грунта с крупностью частиц до 80 мм гидроцилиндр вмонтирован в крышку рабочей камеры и опирается поршнем, площадь которого увеличена как минимум в 3-5 раз до поперечных размеров рабочей камеры, на верхний штамп через точечные опоры для создания зазора, в который проникает рабочая жидкость при всестороннем обжатии образца, в штоке гидроцилиндра выполнен канал для подачи воды на верхнюю поверхность образца от напорной системы с двумя напорными емкостями, работающими поочередно для длительного поддержания в непрерывном режиме фильтрационного потока, со стороны нижнего штампа оборудована песколовка с двумя заслонками, одна из которых перекрывает поступление фильтрационного потока в нее, а через вторую вынимают осадок, образовавшийся в результате проведения опыта, не прерывая при этом процесс фильтрации, система перелива со стороны нижнего штампа и датчик давления воды в верхнем штампе закреплены на штоке гидроцилиндра для отслеживания осевых деформаций образца и постоянно находятся на одном уровне с его верхней поверхностью.
2. Фильтрационная установка трехосного сжатия по п. 1, отличающаяся тем, что рабочая камера, гидроцилиндр и напорные емкости, имеющие контакт с водой, изготовлены из коррозионностойкой нержавеющей стали марки, например, 12Х18Н10Т или 40X13 и других материалов, стойких к длительному воздействию агрессивных сред.
3. Фильтрационная установка трехосного сжатия по п. 1, отличающаяся тем, что оболочка выполнена из полиуретана марки, например, QA945, QA950.
RU2016135998U 2016-09-06 2016-09-06 Фильтрационная установка трехосного сжатия RU168270U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135998U RU168270U1 (ru) 2016-09-06 2016-09-06 Фильтрационная установка трехосного сжатия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016135998U RU168270U1 (ru) 2016-09-06 2016-09-06 Фильтрационная установка трехосного сжатия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU168270U1 true RU168270U1 (ru) 2017-01-25

Family

ID=58451195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016135998U RU168270U1 (ru) 2016-09-06 2016-09-06 Фильтрационная установка трехосного сжатия

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU168270U1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700800C1 (ru) * 2018-05-04 2019-09-23 Акционерное общество "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ МЕДИАНА-ФИЛЬТР" Способ и устройство для определения механической прочности фильтрующих материалов
CN112859945A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 四川大学 率定平台孔压控制系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU897939A1 (ru) * 1980-04-17 1982-01-15 Государственный научно-исследовательский проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности "Укрниипроект" Прибор дл испытани грунта в услови х трехсосного сжати
GB2258734A (en) * 1991-08-12 1993-02-17 Daniel Rabindrana Hettiaratchi Triaxial compression testing.
RU2382350C2 (ru) * 2007-04-16 2010-02-20 Валерий Николаевич Кутергин Способ лабораторного определения циклической прочности и деформируемости грунта под контролируемой трехосной нагрузкой и устройство для его осуществления
RU2421705C2 (ru) * 2009-09-17 2011-06-20 Владимир Иванович Каширский Способ лабораторного определения прочности и деформируемости материалов под контролируемой трехосной нагрузкой и устройство для его осуществления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU897939A1 (ru) * 1980-04-17 1982-01-15 Государственный научно-исследовательский проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности "Укрниипроект" Прибор дл испытани грунта в услови х трехсосного сжати
GB2258734A (en) * 1991-08-12 1993-02-17 Daniel Rabindrana Hettiaratchi Triaxial compression testing.
RU2382350C2 (ru) * 2007-04-16 2010-02-20 Валерий Николаевич Кутергин Способ лабораторного определения циклической прочности и деформируемости грунта под контролируемой трехосной нагрузкой и устройство для его осуществления
RU2421705C2 (ru) * 2009-09-17 2011-06-20 Владимир Иванович Каширский Способ лабораторного определения прочности и деформируемости материалов под контролируемой трехосной нагрузкой и устройство для его осуществления

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700800C1 (ru) * 2018-05-04 2019-09-23 Акционерное общество "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ МЕДИАНА-ФИЛЬТР" Способ и устройство для определения механической прочности фильтрующих материалов
CN112859945A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 四川大学 率定平台孔压控制系统及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108152118B (zh) 一种可调节水头的桩承式路基渗流侵蚀试验装置
CN110849790B (zh) 一种恒水头静荷载桩承式路基渗流侵蚀试验装置
KR20170038950A (ko) 지반함몰 모사 토조 시험장치 및 시스템
CN109254033A (zh) 地下水位升降对土体渗流和水盐迁移规律影响的检测方法
CN204142608U (zh) 一种可变糙率矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置
CN203821296U (zh) 一种无粘性土管涌破坏发展过程的模型试验装置
RU168270U1 (ru) Фильтрационная установка трехосного сжатия
Azam et al. Engineering properties of an expansive soil
McCartney Determination of the hydraulic characteristics of unsaturated soils using a centrifuge permeameter
CN113552037B (zh) 一种测试垃圾双孔隙度渗流参数的装置及方法
Nahlawi et al. Characterisation of geotextiles water retention using a modified capillary pressure cell
Dong et al. Boundary effect on the hydraulic characteristics of gravelly soil slopes in physical model tests
RU2695930C1 (ru) Способ исследования водопроницаемости и суффозионной устойчивости модели элемента конструкции грунтового гидротехнического сооружения, состоящей из грунта и противофильтрационного геосинтетического материала (геомембраны)
Andersson et al. Optimization of backfill pellet properties AASKAR DP2-Laboratory tests
Marot et al. Systematic methodology for characterization of suffusion sensibility
Jegatheesan et al. Laboratory model test on contact erosion of dispersive soil beneath pavement layers
RU2779660C1 (ru) Вертикальное фильтрационно-суффозионное устройство для испытаний слоев крупнообломочного грунтового и негрунтового строительного материала
RU174015U1 (ru) Фильтрационный лоток истинного трехосного сжатия
RU2787325C1 (ru) Устройство для определения суффозионной устойчивости и деформационных свойств грунтов и способ его использования
Pedroni et al. Evaluation of sludge consolidation from hydraulic gradient tests conducted in large size columns
Benamar et al. Experimental study of internal erosion of fine grained soils
Saleh-Mbemba et al. Physical modelling of tailings consolidation near a waste rock inclusion
Malik et al. Critical thickness of filler material for effective crack-filling at different water heads in dams
KR101028783B1 (ko) 방사방향 배수 압밀 조건에서 시료 내부 관측이 가능한 압밀 시험기
Hicher et al. Internal erosion