RU2001990C1 - Способ ударно-статического зондировани грунтов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Новым по отношению к прототипу в предлагаемом способе  вл етс  то, что при динамическом погружении тормоз т отскок колонны штанг от забо  грунта, а усилие статического вдавливани  конусного рабочего наконечника определ ют после амортизации динамической нагрузки в момент его остановки в грунте.

Исследование известных в науке и технике решений показало, что при динамическом зондировании грунтов операций по торможению отскока колонны штанг от забо  грунта при их динамическом погружении и определению усили  статического вдавливани  конусного рабочего наконеч1- ника после амортизации динамического воздействи  на штанги в момент остановки конусного рабочего наконечника в грунте не было обнаружено.

Был найден способ погружени  рабочего наконечника релаксометра, заключающийс  в том, что рабочий наконечник релаксометра погружают в грунт статическим вдавливанием путем воздействи  на колонну штанг динамической нагрузкой и ее амортизации перед рабочим наконечником.

Однако в известном способе погружени  релаксометра не производ т торможение штанг в грунте, в результате чего может происходить отскок штанги от рабочего наконечника , и погружение последнего в массив происходить не будет. Если в известном способе амортизацию динамических нагрузок от колонны штанг перед рабочим наконечником производ т дл  эффективного глубинного погружени  релаксометра, то впредлагаемом способе амортизацию динамических нагрузок производ т дл  сн ти  их воздействи  на нарушение естественной структуры грунта перед конусным наконечником и дл  повышени  замер емых параметров сопротивлени  грунта погружению рабочего наконечника. Таким образом, если в известном способе амортизацию динамических нагрузок производ т дл  эффективного глубинного погружени  рабочего наконечника, то в предлагаемом способе амортизацию динамических нагрузок производ т дл  повышени  точности замер емых в процессе погружени  рабочего наконечника параметров грунта с минимально нарушаемой структурой.

Это свидетельствует о том, что за вленное решение, содержащее всю приведенную совокупность признаков, соответствует критерию изобретательский уровень. Повышение точности динамического зондировани  путем статического вдавливани  конусного рабочего наконечника при минимальных нарушени х естественной структуры грунта достигаетс  торможением отскока колонны штанг от забо  грунта (или рабочего конусного наконечника) при ее динамическом погружении в массив, что по- 5 звол ет нагружать рабочий конусный нзко нечник статической нагрузкой, замер которой производ т в отличие от прототипа и аналогов в момент остановки рабочего наконечника в грунте после сн ти  динами- 0 ческого воздействи  на колонну штанг. При этом происходит уравновешивание сопротивлени  грунта внедрению конусного рабочего наконечника силой упругости, например, тарированной динамометриче- 5 ской пружиной сжати  амортизатора, которую легко замерить. Амортизаци  динамических нагрузок перед конусным рабочим наконечником от колонны штанг позвол ет сохранить ненарушенность

0 естественной структуры грунта в зоне испытани  и тем самым повысить точность замер емых параметров сопротивлени  грунта статическому зондированию массива.

Технический результат по устройству

5 ударно-статического зондировани  грунтов , содержащему зонд с конусным рабочим наконечником и муфтой трени , свинчиваемую колонну совмещенных наружных штанг и внутренних стержней, наковальню, за0 крепленную на колонне наружных штанг, свободно падающий груз, измерительное приспособление, достигаетс  тем, что между конусным рабочим наконечником и нижним концом колонны наружных штанг

5 установлен амортизатор динамических нагрузок в виде динамометрической тарированной пружины сжати , нижний конец наружных штан выполнен с грунтозацепом в виде резьбовой навивки с направлением

0 витков, противоположным направлению их свинчивани , муфта трени  выполнена за одной целое с конусным рабочим наконечником заподлицо с ним в виде задней цилиндрической поверхности с продольными

5 зубцами и жестко св зана с вращающейс  колонной внутренних стержней, а измерительное приспособление снабжено сменными моментомером вращени  колонны внутренних стержней и деформометром ее

0 продольного перемещени  относительно колонны наружных штанг.

Размещение между конусным рабочим наконечником и нижним концом колонны наружных штанг амортизатора динамиче5 ских нагрузок в виде динамометрической тарированной пружины сжати , выполнение нижнего конца колонны наружных штанг с грунтозацепом в виде резьбовой навивки с направлением витков, противопо- ложным направлению их свинчивани , а

муфты трени  за одно целое с конусным рабочим наконечником заподлицо с ним в виде задней цилиндрической поверхности с продольными зубцами и жестко св занной с вращающейс  колонной внутренних стрежней,  вл етс  новым по отношению к прототипу. Снабжение измерительного приспособлени  сменными моментомером вращени  колонны внутренних стрежней и деформометром ее продольного перемещени  относительно колонны наружных штанг также  вл етс  отличием от прототипа.

Исследование известных в науке и технике решений показало, что зондов динамического зондировани  грунтов, в которых между конусным рабочим наконечником и нижним концом колонны наружных штанг установлен амортизатор динамических нагрузок в виде динамометрической тарированной пружины сжати , нижний конец колонны наружных штанг выполнен с грун- тозацепом в виде резьбовой навивки с направлением витков, противоположным направлению их свинчивани , муфта трени  выполнена за одно целое с конусным рабочим наконечником заподлицо с ним в виде задней цилиндрической поверхности с продольными зубцами и жестко св зана с вра- щающес  колонной внутренних стрежней, а измерительное приспособление снабжено сменными моментомером вращени  колонны внутренних стержней и деформометром ее продольного перемещени  относительно колонны наружных штанг, не было обнаружено .

Было найдено устройство-релаксометр, в котором также между рабочим наконечником и нижним концом колонны наружных штанг был установлен амортизатор в виде пружины сжати .

Однако, если в известном релаксометре амортизатор служит дл  глубинного погружени  рабочего наконечника под воздействием внешних динамических нагрузок в режиме статического вдавливани  дл  эффективного преодолевани  сил трени  грунта по боковой поверхности колонны наружных штанг, что в предлагаемом решении амортизатор служит как дл  устранени  вли ни  динамических нагрузок от колонны штанг на конусный рабочий наконечник и нарушенное™ структуры грунта в зоне исследований в процессе погружени  зонда, так и дл  замера параметров статического зондировани  грунта при остановке конусного рабочего наконечника в грунте и прекращении действи  динамических нагрузок по величине сжати  динамометрической тарированной пружины амортизатора.

Это свидетельствует о том, что за вленное техническое решение, содержащее всю приведенную совокупность признаков, соответствует критерию изобретательский

уровень.

Повышение точности динамического зондировани  путем статического вдавливани  конусного рабочего наконечника при минимальных нарушени х естественной

0 структуры грунта достигаетс  размещением между нижним концом колонны наружных штанг и конусным рабочим наконечником амортизатора динамических нагрузок, что позвол ет устран ть при динамическом по5 гружении зойда нарушени  естественной структуры грунта под конусом рабочего наконечника путем сн ти  с последнего динамических нагрузок и его статического вдавливани  в грунт, как при статическом

0 зондировании. Выполнение амортизатора в йиде динамометрической тарированной гшужины сжати  позвол ет по величине ее сжати  в момент остановки воздействи  динамометрических нагрузок и остановки пе5 ремещени  конуса рабочего наконечника в грунте судить о величине сопротивлени  грунта статическому зондированию конусом . Выполнение нижнего конца колонны наружных штанг с грунтозацепом позвол ет

0 устранить в грунте при погружении зонда отскок колонны наружных штанг от конуса и повышает эффективность внедрени  последнего в массив. Выполнение грунтозаце- па в виде резьбовой навивки с

5 направлением витков, противоположным направлению свинчивани  колонны наружных штанг, способствует самоэат жке резьбовых замков штанг в колонне по мере ее погружени  под воздействием динамиче0 ских нагрузок (что не наблюдаетс  при динамическом зондировании грунтов известными зондами) и, как следствие способствует эффективности зондировани  грунта на большую глубину, замер емую с

5 большей точностью. Выполнение муфты трени  за одно целое с конусным рабочим наконечником, т.е. когда амортизатор также установлен перед колонной динамически нагруженных наружных штанг, также спо0 собствуе дифференцированному точному замеру по глубине сопротивлени  ненарушенного грунта по боковой поверхности зонда. Выполнение муфты трени  заподлицо с конусом рабочего наконечника в виде

5 задней цилиндрической поверхности с продольными зубь ми и ее жестка  св зь с вращающейс  колонной внутренних стрежней способствуют при их совместном погружении определению общего сопротивлени  грунта погружению зонда под лобовой поверхностью конуса и боковой поверхности муфты трени , а при вращении муфты трени  колонной внутренних стержней - определению отдельно сопротивлени  грунта по боковой поверхности зонда, раздел   тем самым параметры зондировани  и определ   лобовое сопротивление грунта статическому зондированию. Снабжение измерительного приспособлени  сменными моментомером вращени  колонны внутрен- них стержней и деформометром ее продольного перемещени  относительно колонны наружных штанг и способствует этому раздельному замеру параметров сопротивлени  грунта по боковой поверхности зонда и общего сопротивлени  грунта погружению зонда.

На фиг.1 показан общий вид устройства ударно-статического зондировани  грунтов , совмещенный с графиком тарировани  его динамометрической пружины сжати ; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - общий вид измерительного приспособлени  с моментомером; на фиг.4 - вид Б на фиг.З.

Устройство ударно-статического зондировани  грунтов содержит зонд 1 с конусом рабочего наконечника, выполненного за одно целое и заподлицо с цилиндрической поверхностью муфты 3 трени , оснащенной продольными зубцами 4. Конус 2 св зан с вращающейс  колонной внутренних стержней 5, совмещенной с колонной наружных штанг 6. Нижний конец наружных штанг 6 выполнен с резьбовой навивкой 7, направ- ление витков которой противоположно направлению свинчивани  наружных штанг 6. Между корпусом 2 и колонной наружных штанг 6 установлен амортизатор в виде динамометрической пружины 8 сжати , упира- ющийс  в упорный подшипник 9. Погружное устройство выполнено в виде свободно падающего груза 10 с наковальней 11, закрепленной на колонне наружных штанг б посредством вильчатого соедине- ни  12, Измерительное приспособление выполнено сменным в виде деформометра 13, закрепленного на стакане 14, установленном на верхнем конце колонны наружных штанг 6 и упирающимс  индикаторной нож- кой 15 в верхний торец внутренних стрежней 5, а также в виде съемного моментомера 16, выполненного из вращающейс  руко тки 17 с деформометром 18. Моментомер 16 закреплен на верхнем конце колонны внут- ренних стрежней 5 посредством вильчатого соединени  19с рычагом 20. На моментоме- ре 16 установлена динамометрическа  плоска  пружина 21, контактирующа  с одной стороны с индикаторной ножкой 22 деформометра 18, а с другой стороны - с упором 23 рычага 20.

Способ ударно-статического зондировани  грунтов реализуетс  следующим образом .

Зонд 1 в собранном виде вертикально устанавливают над точкой исследовани  грунтового массива. На наружной штанге 6 закрепл ют посредством вильчатого соединени  12 наковальню 11 и путем ударов поднимаемого груза 10 производ т забивку зонда 1 в грунт. При этом, воспринима  динамическую нагрузку и аккумулиру  ее в энергию сжати  пружины 8, амортизатор передает на конус 2 от наружных штанг 6 статическую нагрузку Р, которую определ ют по величине I сжати  динамометрической пружины 8, регистрируемой деформометром 13 за счет перемещени  его индикаторной ножки 15 выдвигаемой колонной внутренних стержней 5, из тариро- вочной зависимости Р KI, где К - коэффициент жесткости пружины. Отскок колонны наружных штанг 6 при ударах от грунта предотвращает резьбова  навивка 7 на ее нижнем конце, выполн юща  функцию анкера. Поинтервально на заданных отметках по глубине грунтового массива замер ют величину трени  грунта по боковой поверхности муфты 3 трени , дл  чего снимают деформометр 13 и на верхнем конце внутренних стержней 5 посредством вильчатого соединени  19 устанавливают моментомер 16, вращают руко тку 17 и снимают показани  деформометра 18, по которым из тарировочной зависимости величины прогиба плоской пружины 21 от нагрузки суд т о крут щем моменте Мк на муфте 3 трени  при ее вращении и о величине сцеплени  грунта при его срезе зубцами 4 по цилиндрической поверхности. После поинтервального испытани  грунта на заданных глубинах производ т извлечение зонда и обработку полученных данных.

Предлагаемый способ и устройство ударно-статического зондировани  грунтов позвол ют в реальных услови х существенно повысить точность и информативность метода динамического зондировани . Трудозатраты на получение информации о статическом зондировании грунта предложенным способом снижаютс  при глубинных исследовани х более плотных по сложению массивов грунтов на 50-70 % . Устройство дл  ударно-статического зондировани  просто в конструкции и изготовлении , выполн етс  в портативном варианте и удобно в эксплуатации в услови х, труднодоступных дл  мобильной техники изысканий . Статическое зондирование возможно

эффективно использовать в стесненных местах реконструируемых сооружений при обследовании грунтовых оснований под фундаментами в подвальных услови х. Особенно эффективно предложенное решение при исследовании слабых грунтов в услови х речных и морских акваторий.

(56) ГОСТ 20069-74. Грунты. Метод полевого испытани  статическим зондированием. М.: Изд.-во стандартов, 1974, с. 2-4.

ГОСТ 19912-81. Грунты. Метод полевого испытани  динамическим зондированием. М.: Изд.-во стандартов, 1981, с,2-5.

Claims (2)

1.Способ ударно-статического зондировани  грунтов, включающий погружение конусного рабочего наконечника зонда в массив до отказа грунта под воздействием динамических нагрузок на колонну штанг, замер глубины погружени  конусного рабочего наконечника и параметров силового воздействи  и обработку полученных данных , отличающийс  тем, что при динамическом погружении зонда тормоз т отскок колонны штанг от забо  грунта, а усилие статического вдавливани  конусного рабочего наконечника определ ют после амортизации динамической нагрузки в момент его остановки в грунте.

2.Устройство дл  ударно-статического зондировани  грунтов, содержащее зонд с конусным рабочим наконечником, муфту трени , колонну совмещенных наружных штанг и внутренних стержней, наковальню , закрепленную на колонне наружных штанг, груз, установленный с возможно10

стью свободного перемещени , измври тельные приспособлени , отличающеес  тем, что устройство снабжено амортизатором динамических нагрузок в виде динамометрической тарированной пружины

15 сжати , моментомером вращени  колонны внутренних стержней и деформометром ее продольного перемещени  относительно колонны наружных штанг, нижний конец колонны наружных штанг выполнен с грун20 тоэацепом в виде резьбовой навивки с направлением витков, противоположным направлению их свинчивани , муфта трени  выполнена за одно целое с конусным рабочим наконечником заподлицо с ним и

25 с продольными зубцами на ее цилиндрической поверхности и жестко св зана с колоннойвнутреннихстержней , установленной с возможностью вращени , при этом амортизатор динамических на30 грузок установлен между конусным рабочим наконечником и нижним концом колонны наружных штанг.

л

к

о/

-i t

0661OOZ

в

9-5

го

& $иг 4

., s

..

& J.