RU191433U1

RU191433U1 - Устройство для статического зондирования грунта

Info

Publication number: RU191433U1
Application number: RU2019115138U
Authority: RU
Inventors: Олег Николаевич Исаев; Рафаэль Фаритович Шарафутдинов; Денис Сергеевич Закатов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство")
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2019-08-05

Abstract

Полезная модель направлена на создание устройства для исследования физико-механических характеристик грунтов статическим зондированием при инженерно-геологических изысканиях. Технический результат достигается тем, что на устройстве для статического зондирования грунта, включающем смонтированный на штанге наконечник, состоящий из конуса, муфты трения, тензометрического устройства с датчиками, над муфтой трения расположены цилиндрическая часть с диаметром, равным диаметру муфты трения, и часть в виде усеченного конуса с уклоном 0,1-30°, на боковой поверхности которых размещены ряды датчиков с шагом по высоте, причем нижний уровень датчиков расположен на цилиндрической части зонда с возможностью измерения полных нормальных давлений грунта при различных деформациях .1 з.п. ф-лы, 4ил.

Description

Полезная модель относится к строительству, а именно к устройствам для исследования физико-механических характеристик грунтов статическим зондированием при инженерно-геологических изысканиях.

Известно устройство для статического зондирования грунтов, состоящее из конуса, муфты трения, тензометрического устройства и штанги, позволяющее измерять удельное сопротивление грунта под конусом зонда и удельное сопротивление грунта на муфте трения /1/.

Данное устройство получило широкое распространение для оценки физико-механических свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях и является наиболее близким к предлагаемой конструкции зонда.

Недостатком этого устройства является то, что в процессе зондирования нельзя измерить давление грунта и поровой воды, действующее на боковую поверхность зонда, которое зависит от физико-механических свойств исследуемого грунта и его напряженно-деформированного состояния.

Техническая задача заключается в дополнительном измерении полных давлений грунта, при различных деформациях, измерения порового давления воды и определения эффективных давлений в грунте.

Поставленная задача решается таким образом, что в устройстве для статического зондирования грунта, включающее смонтированный на штанге наконечник, состоящий из конуса, муфты трения, тензометрического устройства с датчиками, отличающееся тем, что над муфтой трения расположены цилиндрическая часть с диаметром равным диаметру муфты трения и часть в виде усеченного конуса с уклоном 0,1-30°, на боковой поверхности которых размещены ряды датчиков, причем нижний уровень датчиков расположен на цилиндрической части зонда, с возможностью измерения полных давлений грунта при различных деформациях. Устройство также может быть снабжено датчиками порового давления, которые расположены попарно с датчиками давления с возможностью измерения порового давления воды и определения эффективных давлений в грунте. Конструкция зонда позволяет выполнять измерения дополнительных параметров одновременно с измерением стандартных параметров статического зондирования.

Предлагаемое устройство отличается от известного устройства тем, что над муфтой трения расположены цилиндрическая часть с диаметром равным диаметру муфты трения и часть в виде усеченного конуса с уклоном 0,1-30°, на боковой поверхности которых размещены ряды датчиков, причем нижний уровень датчиков расположен на цилиндрической части зонда, с возможностью измерения полных давлений грунта при различных деформациях.

Технический результат заключается в повышении точности инженерно-геологических изысканий за счет расширения возможностей зонда и измерения дополнительных физико-механических характеристик грунта при сокращении количества испытаний.

Применение предложенного устройства позволит измерять дополнительные параметры - полные давления грунта и поровое давление воды, а также эффективные давления в грунте при различных деформациях, с одновременным измерением удельного сопротивления грунта под конусом зонда и на муфте трения.

Размещение датчиков на цилиндрической и в виде усеченного конуса частях позволяет измерить давление грунта на боковой поверхности зонда при различных деформациях. Датчики в одном уровне располагаются рядами, чтобы учесть неоднородность грунта (при обработке, в расчетах используются средние значения давлений, зафиксированные для каждого из рядов). Уклон конуса 0,1-30° позволяет создавать различные деформации в массиве грунта и избегать влияния проработки грунта вдоль боковой поверхности зонда при его погружении. Диапазон уклона 0,1-30° выбран исходя из того, что при уклоне конуса менее 0,1° может не хватить чувствительности датчиков при измерении показаний, особенно в слабых грунтах и не будет исключено влияние проработки на показания датчиков, а при уклоне конуса более 30° из-за того, что диаметр уширения получается слишком большой, при использовании существующих установок статического зондирования, может не хватить усилия вдавливая для погружения зонда в грунт.

Датчики порового давления, позволяют измерить поровое давление грунта, необходимое для последующего нахождения эффективных давлений в массиве грунта по формуле (1), которое особенно важно для водонасыщенных грунтов. Размещение датчиков полного и порового давления попарно (рядом друг с другом) позволяет повысить точность измерений за счет исключения влияния неоднородности грунта на показания датчиков.

где σ'_i - среднее эффективное давление в массиве грунта для i-го ряда датчиков;

σ_i; - среднее полное давление в массиве грунта для i-го ряда датчиков;

u_i - среднее поровое давление в массиве грунта для i-го ряда датчиков.

Одновременное измерение давления грунта на боковой поверхности зонда и удельного сопротивления грунта на муфте трения позволяет вычислить коэффициент трения материала зонда о грунт по формуле (2), который необходим для учета сдвига на контакте конструкция зонда - грунтовый массив.

где ƒ_s - удельного сопротивления грунта на муфте трения;

σ - среднее давление грунта на боковой поверхности зонда, фиксируемое датчиками, расположенными на цилиндрической части зонда.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для статического зондирования грунтов; фиг. 2 - А-А фиг. 1; фиг. 3-то же, что и на фиг. 1 (с добавлением датчиков порового давления); фиг. 4 - А-А фиг. З.

Устройство включает наконечник 1, состоящий из конуса 2, муфты трения 3, тензометрическое устройство 4 и штангу 9. Над муфтой трения 3 расположена цилиндрическая часть 5 с диаметром равным диаметру муфты трения, а над ней расположен усеченный конус 6 с уклоном 0,1-30°, на боковой поверхности которых расположены ряды датчиков давления 7, причем нижний уровень датчиков расположен на цилиндрической части зонда.

Также возможен вариант с размещением датчиков порового давления 8, которые расположены попарно с датчиками давления (фиг. 3, фиг. 4).

Устройство для статического зондирования грунтов работает следующим образом.

Режим 1. Усилие залавливающего устройства (не показано) передается на штангу 9 и далее на усеченный конус 6, цилиндрическую часть 5 и наконечник 1, вдавливая их в массив грунта. По мере погружения зонда, с использованием конуса 2, муфты трения 3 и тензометрического устройства 4 измеряют сопротивление грунта под конусом и вдоль боковой поверхности муфты трения. Одновременно датчики 7 и 8 измеряют полное давление грунта и поровое давление воды на боковой поверхности зонда соответственно.

Режим 2. Усилие залавливающего устройства (не показано) передается на штангу 9 и далее на усеченный конус 6, цилиндрическую часть 5 и наконечник 1, вдавливая их в массив грунта. Затем погружение зонда прекращается на определенной глубине. Во время остановки продолжается измерение во времени (с определенным интервалом), меняющихся: сопротивления грунта под конусом и вдоль боковой поверхности муфты трения с использованием конуса 2, муфты трения 3 и тензометрического устройства 4, а также полного давления грунта и порового давления воды на боковой поверхности зонда датчиками 7 и 8 соответственно.

Источники информации:

1. ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

Claims

1. Устройство для статического зондирования грунта, включающее смонтированный на штанге наконечник, состоящий из конуса, муфты трения, тензометрического устройства с датчиками, отличающееся тем, что над муфтой трения расположены цилиндрическая часть с диаметром, равным диаметру муфты трения, и часть в виде усеченного конуса с уклоном 0,1-30°, на боковой поверхности которых размещены ряды датчиков, причем нижний уровень датчиков расположен на цилиндрической части зонда, с возможностью измерения полных давлений грунта при различных деформациях.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено датчиками порового давления, которые расположены попарно с датчиками давления с возможностью измерения порового давления воды и определения эффективных давлений в грунте.