RU2252297C1 - Method and device for performing soil test by static load application - Google Patents

Method and device for performing soil test by static load application Download PDF

Info

Publication number
RU2252297C1
RU2252297C1 RU2004125639/03A RU2004125639A RU2252297C1 RU 2252297 C1 RU2252297 C1 RU 2252297C1 RU 2004125639/03 A RU2004125639/03 A RU 2004125639/03A RU 2004125639 A RU2004125639 A RU 2004125639A RU 2252297 C1 RU2252297 C1 RU 2252297C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
stamp
load
punch
anchor
Prior art date
Application number
RU2004125639/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Каширский (RU)
В.И. Каширский
Original Assignee
Каширский Владимир Иванович
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 Каширский Владимир Иванович filed Critical Каширский Владимир Иванович
Priority to RU2004125639/03A priority Critical patent/RU2252297C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2252297C1 publication Critical patent/RU2252297C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction, particularly engineering investigations used in rapid building erection and reconstruction.
SUBSTANCE: method involves driving screw-in punch made as a blade in soil with the use of boring rig up to reaching soil test level simultaneously with driving screw-in anchor in soil, wherein screw-in punch and anchor are mounted on lower end of hollow pipe string so that they may perform limited movement one relative another and relative the pipe string with upper pipe string end secured to soil; applying predetermined load value to the punch; measuring punch immersion value at predetermined time intervals up to soil settlement stabilizing under the punch; applying next load value. Load application and measuring, as well as punch immersion method is performed in direct contact with punch of load applying device and linear displacement transducers with the use of feedback link connected with day ground. Load is applied to punch from day ground through technological hollow rod passing through pipe string hollow before test start. The rod is provided with load transducer cooperating with the punch and linear displacement transducers cooperating with the anchor. The anchor is used as reference point. Soil is tested in mode of set soil displacement under the punch by conditionally momentary deforming of soil under the punch in steps equal for soil to be tested. On reaching deformation step total load applied to punch and additional punch immersion are measured at predetermined time intervals. On reaching conditional load stabilizing on one step one will shift to the next step of soil deforming. Rate of change of specific pressure applied to soil with time is used as criterion of conventional load stabilizing on each step.
EFFECT: possibility to measure load applied to operating member and immersion thereof near soil test level, reduced test time.
5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям в строительстве и при реконструкции зданий и сооружений полевыми методами для определения деформационных и прочностных характеристик грунтов.The invention relates to engineering and geological surveys in construction and in the reconstruction of buildings and structures by field methods to determine the deformation and strength characteristics of soils.

Известен способ определения деформационных характеристик грунтов при прессиометрических испытаниях в скважине [1]. Способ включает погружение в буровую скважину на заданную глубину испытания раздуваемого прессиометра, соединенного каналом обратной связи с дневной поверхностью, и проведение испытаний грунта путем принудительного деформирования грунта заданными ступенями с помощью расширения стенок прессиометра за счет подачи в его полость порций сжатого воздуха из резервной емкости, находящейся под избыточным давлением, а по достижении заданной ступени деформирования грунта измеряют изменение падения давления в прессиометре и дополнительную осадку грунта через заданные интервалы времени, причем по достижении условной стабилизации давления на одной ступени переходят на следующую ступень деформирования грунта, а по окончании испытаний результаты обрабатывают по величине конечных значений давления и деформации на каждой ступени испытаний по стандартной методике.A known method for determining the deformation characteristics of soils during pressiometric tests in the well [1]. The method includes immersion in a borehole at a predetermined test depth of the inflated pressiometer connected by a feedback channel to the day surface, and soil testing by forced deformation of the soil by predetermined steps by expanding the walls of the pressiometer by supplying portions of compressed air from the reserve tank located in its cavity under excess pressure, and upon reaching a given stage of soil deformation, measure the change in pressure drop in the pressiometer and additional adku soil at predetermined time intervals, wherein upon reaching the conditioned pressure stabilization on one stage pass to the next stage of soil deformation, and at the end of the test results is treated in magnitude of deformation and final pressure values for each test step by standard methods.

Недостатком известного решения является использование воздуха в качестве нагрузочного устройства и одновременно в качестве динамометра, т.к. из-за высокой сжимаемости воздух не позволяет достоверно измерить деформацию грунта.A disadvantage of the known solution is the use of air as a load device and simultaneously as a dynamometer, because due to its high compressibility, air does not allow reliable measurement of soil deformation.

Известен способ испытания грунтов винтовым штампом, реализуемый устройством [2]. Способ заключается в том, что в массив грунта с помощью зондировочно-бурового станка погружают на заданную глубину испытаний путем завинчивания с приложением минимально необходимой осевой нагрузки винтовой штамп в виде штанги с закрепленной на ее нижнем конце винтовой лопастью штампом, при этом деформацию грунта под штампом осуществляют одновременно с завинчиваем винтового штампа за счет использования винтовой лопасти с равномерно возрастающей толщиной снизу вверх, а после достижения глубины испытания штампом измеряют стабилизированное во времени давление грунта под штампом, оборудованными заподлицо с его нижней поверхностью тензодатчиками давления, соединенными кабелем связи с дневной поверхностью, а затем по известным значениям деформации грунта под каждым из датчиков и измеренным величинам давления под каждым из датчиков определяют расчетным путем модуль вертикальной деформации и другие показатели.A known method of testing soils with a screw stamp, implemented by the device [2]. The method consists in immersing the soil mass using a sounding drilling machine at a predetermined test depth by screwing with the application of the minimum necessary axial load a screw stamp in the form of a rod with a stamp fixed to its lower end with a screw blade, while the soil is deformed under the stamp at the same time we screw the screw stamp by using a screw blade with a uniformly increasing thickness from the bottom up, and after reaching the test depth, the stabilizers are measured the time pressure of the soil under the stamp, flush equipped with its bottom surface by pressure sensors connected by a communication cable to the day surface, and then, using the known values of soil deformation under each of the sensors and the measured pressure values under each of the sensors, the vertical deformation module is determined and other indicators.

Недостатком известного способа является то, что в нем предусмотрено ограниченное оборудованием число ступеней деформирования грунта и не предусмотрена возможность варьирования величины этих ступеней, что необходимо при испытании любых разновидностей грунтов с неодинаковой величиной ступеней деформирования.The disadvantage of this method is that it provides for a limited number of stages of soil deformation equipment and does not provide for the possibility of varying the magnitude of these steps, which is necessary when testing any kind of soil with unequal values of the deformation stages.

Прототипом изобретения в части способа по технической сути и общему количеству существенных признаков является способ испытания грунтов винтовым штампом, реализованный устройством [3]. Способ заключается в том, что в массив грунта с помощью бурового станка погружают путем завинчивания с приложением осевой нагрузки полой колонны труб, оснащенной на нижнем конце винтовой лопастью-штампом и винтовым анкером, с возможностью их ограниченного осевого перемещения как относительно друг друга, так и относительно колоны труб, а после погружения штампа на глубину испытания грунта верхний конец колонны труб жестко крепят к анкерному приспособлению и проводят испытания грунта путем приложения к штампу нагрузок заданными ступенями нагружения с измерением осадок грунта под штампом на каждой ступени через заданные интервалы времени до наступления условной стабилизации осадки, а по завершении одной ступени нагружения переходят на следующую ступень нагружения, причем нагрузочное приспособление в виде силового гидроцилиндра размещают в полости колонны труб в контакте со штампом и одновременно с анкером, а величину перемещений грунта под штампом определяют по разности перемещений штампа относительно анкера и анкера относительно колонны труб с помощью датчиков линейных перемещений, соединенных, как и нагрузочное приспособление, каналом обратной связи с дневной поверхностью.The prototype of the invention in terms of the method according to the technical essence and the total number of essential features is a method of testing soils with a screw stamp, implemented by the device [3]. The method consists in immersing the soil mass using a drilling rig by screwing with axial load a hollow pipe string equipped at the lower end with a screw blade-stamp and a screw anchor, with the possibility of their limited axial movement both relative to each other and relatively pipe columns, and after immersion of the stamp to the depth of the soil test, the upper end of the pipe string is rigidly attached to the anchor device and soil tests are carried out by applying the specified steps to the stamp and loading with the measurement of soil sediment under the stamp at each stage at predetermined time intervals until the conditional stabilization of precipitation occurs, and upon completion of one loading stage, they move to the next loading stage, and the loading device in the form of a power hydraulic cylinder is placed in the cavity of the pipe string in contact with the stamp and simultaneously with the anchor, and the amount of soil displacement under the stamp is determined by the difference in the movements of the stamp relative to the anchor and the anchor relative to the pipe string using sensors linear displacements, connected, like a loading device, by a feedback channel with the day surface.

Известное решение имеет ряд преимуществ перед другими известными решениями, т.к. в нем приложение нагрузки на штамп и измерение осадок штампа производят непосредственно на глубине испытания грунта.The known solution has several advantages over other known solutions, because in it, the application of the load on the stamp and the measurement of the sediment of the stamp is carried out directly at the depth of the soil test.

Недостатком прототипа является большая продолжительность испытаний грунтов и необходимость прокладки через всю колонну труб кабеля и гидромагистрали с учетом вращения колонны труб.The disadvantage of the prototype is the long duration of soil testing and the need for laying through the entire column of pipe pipes and hydraulic lines, taking into account the rotation of the pipe string.

Технической задачей изобретения является существенное сокращение сроков испытания любых нескальных грунтов в полевых условиях винтовым штампом и упрощение технологии подготовки проведения испытаний.An object of the invention is to significantly reduce the test time of any non-rocky soils in the field with a screw stamp and simplify the preparation technology for testing.

Поставленная техническая задача изобретения в части способа решена тем, что способ испытания грунтов статической нагрузкой, включающий погружение в грунт до отметки испытаний путем завинчивания винтового штампа в виде лопасти и одновременно винтового анкера, смонтированных на нижнем конце полой колонны труб с возможностью ограниченного осевого перемещения анкера и штампа как относительно друг друга, так и относительно колонны труб, неподвижное крепление верхнего конца колоны труб к грунту с последующим приложением заданной ступени нагрузки на штамп и измерением осадки штампа через заданные интервалы времени до наступления условной стабилизации осадки грунта под штампом, после чего переходят на следующую ступень нагружения, причем нагрузку на штамп и ее измерение, а также измерение осадки штампа относительно репера осуществляют в непосредственном контакте со штампом, при этом нагрузочное приспособление и датчики линейных перемещений соединяют каналом обратной связи с дневной поверхностью, согласно изобретению нагрузку на штамп прикладывают через технологическую полую штангу, пропускаемую через полость колонны труб перед началом испытаний, при этом штангу оснащают на нижнем конце датчиком нагрузки, взаимодействующим со штампом, и датчиком линейных перемещений, взаимодействующим с анкером, используемым в качестве репера, а испытания грунта проводят в режиме задаваемых перемещений грунта под штампом, путем принудительного условно-мгновенного деформирования залегающего под штампом грунта равными для испытываемого вида грунта ступенями, а по достижении ступени деформирования измеряют изменение общих нагрузок на штамп и дополнительную осадку штампа с заданными интервалами времени, а затем, по достижении условной стабилизации нагрузки на одной ступени, переходят на следующую ступень деформирования грунта, при этом в качестве критерия условной стабилизации нагрузки на каждой ступени принимают скорость изменения удельных нагрузок на грунт во времени. По мере увеличения дополнительных осадок грунта под штампом сверх заданных программой испытаний для каждого вида грунта на каждой ступени деформирования, возникающих в результате релаксации напряжений в грунте под нагрузкой, нагрузку на штамп уменьшают, приближая величину осадки грунта на каждой ступени к заданной программой испытаний величине, но не доходя до нее. Величину ступеней деформирования грунта, интервалы времени измерений падения нагрузки на штамп и осадки штампа, а также величину критерия стабилизации нагрузки на ступенях деформирования для каждого вида грунта при составлении программы испытаний принимают по результатам предварительных параллельных испытаний тех же грунтов стандартным методом и методом задаваемых перемещений по сходимости графиков зависимости “осадка-нагрузка”, принимая стандартный график за эталонный.The stated technical problem of the invention in terms of the method is solved in that the method of testing soils with a static load, including immersion in soil to the test point by screwing a screw stamp in the form of a blade and at the same time a screw anchor mounted on the lower end of the hollow pipe string with the possibility of limited axial movement of the anchor and stamp relative to each other and relative to the pipe string, fixed fastening of the upper end of the pipe string to the ground with the subsequent application of a given level loading the stamp and measuring the draft of the stamp at predetermined intervals before the conditional stabilization of the sediment of the soil under the stamp, and then go to the next stage of loading, and the load on the stamp and its measurement, as well as measuring the draft of the stamp relative to the benchmark, are carried out in direct contact with the stamp, wherein the loading device and linear displacement sensors are connected by a feedback channel to the day surface, according to the invention, the load on the stamp is applied through a technological a hollow rod, passed through the cavity of the pipe string before the start of the test, while the rod is equipped at the lower end with a load sensor interacting with the stamp and a linear displacement sensor interacting with the anchor used as a benchmark, and soil tests are carried out in the mode of preset soil movements under the stamp, by forced conditional instantaneous deformation of the soil under the stamp equal to the steps equal to the type of soil being tested, and upon reaching the level of deformation, the change is measured general pressures of the stamp and additional draft of the stamp at specified time intervals, and then, upon reaching the conditional stabilization of the load at one stage, they pass to the next stage of soil deformation, while the rate of change of specific loads on each stage is taken as a criterion for conditional stabilization of the load soil in time. As the additional soil sediment under the stamp increases in excess of the test set for each type of soil at each stage of deformation resulting from relaxation of stresses in the soil under load, the stamp load is reduced, bringing the amount of soil subsidence at each stage to the value specified by the test program, but not reaching her. The value of the soil deformation steps, the time intervals for measuring the drop in the stamp load and the stamp precipitation, as well as the value of the load stabilization criterion for the deformation steps for each type of soil when compiling the test program, are taken according to the results of preliminary parallel tests of the same soil using the standard method and the method of preset convergence graphs of the dependence "draft-load", taking the standard schedule for the reference.

Известно устройство для испытания грунта статической нагрузкой, реализуемое способом [4]. Устройство включает полую шнековую колонну труб, оснащенную на нижнем конце винтовым штампом, установленным с возможностью осевого перемещения без углового поворота относительно колонны, буровой станок для передачи вращения и минимально необходимой вертикальной нагрузки на колонну труб, вспомогательную технологическую внутреннюю штангу для приложения опытной нагрузки на штамп, нагрузочное, реперное и измерительные приспособления.A device for testing soil by static load, implemented by the method [4]. The device includes a hollow screw pipe string equipped with a screw die installed on the lower end and axially displaceable without angular rotation relative to the string, a drilling rig for transmitting rotation and the minimum necessary vertical load on the pipe string, an auxiliary technological inner rod for applying an experimental die load, load, reference and measuring devices.

Недостаток известного устройства заключается в низкой точности измерения осадки грунта под штампом на значительной глубине испытаний и неучете потерь опытной нагрузки на штамп от сил трения при изгибе вспомогательной штанги, что неизбежно при значительной глубине испытаний при значительной нагрузке.A disadvantage of the known device is the low accuracy of measuring soil subsidence under the stamp at a significant test depth and not taking into account the losses of the test load on the stamp from friction when bending the auxiliary rod, which is inevitable with a significant test depth at significant load.

Прототипом предлагаемого устройства для реализации способа по технической сути является устройство для испытания грунта статической нагрузкой [3]. Устройство включает погружаемую в грунт на глубину испытания вращением от бурового станка полую колонну, оснащенную на нижнем конце винтовым анкером с полой обоймой и винтовым штампом с хвостовиком, пропущенным коаксиально в полость обоймы анкера с возможностью ограниченного осевого перемещения штампа и анкера относительно друг друга и относительно колонны труб, а также силовой гидроцилиндр, размещенный в полости колонны труб, контактирующий корпусом с хвостовиком штампа и штоком с обоймой, анкера и датчики линейных перемещений для измерения перемещения штампа относительно анкера и анкера относительно колонны труб, используемой в качестве репера, причем датчики линейных перемещений и гидроцилиндр соединены во время испытаний грунта с дневной поверхностью каналами обратной связи, а верхний конец колонны труб соединен с анкерным приспособлением, при этом лопасть анкера и лопасть штампа имеют одинаковый шаг.The prototype of the proposed device for implementing the method in technical essence is a device for testing soil with static load [3]. The device includes a hollow column immersed in the soil to a depth of testing by rotation from the drilling rig, equipped at the lower end with a screw anchor with a hollow holder and a screw die with a shank passed coaxially into the cavity of the anchor holder with the possibility of limited axial movement of the stamp and anchor relative to each other and relative to the column pipes, as well as a power hydraulic cylinder located in the cavity of the pipe string, in contact with the housing with the shank of the stamp and the rod with the holder, anchors and linear displacement sensors for and measuring the movement of the stamp relative to the anchor and the anchor relative to the pipe string used as a benchmark, the linear displacement sensors and the hydraulic cylinder being connected by feedback channels during soil testing to the surface and the upper end of the pipe string connected to the anchor device, with the anchor blade and the blade stamps have the same pitch.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не позволяет реализовывать способ испытания грунтов в режиме задаваемых перемещений, т.к. при релаксации напряжений в грунте за счет повышенного давления в гидромагистрали и гидроцилиндре произойдут дополнительные осадки штампа и грунта соответственно. Другой недостаток заключается в низкой технологичности каналов связи.A disadvantage of the known device is that it does not allow to implement the method of testing soils in the mode of specified displacements, because during stress relaxation in the soil due to the increased pressure in the hydraulic line and hydraulic cylinder, additional precipitation of the stamp and soil will occur, respectively. Another disadvantage is the low technology of communication channels.

Технической задачей изобретения в части устройства является обеспечение реализации способа по ускоренному испытанию любых грунтов в режиме задаваемых перемещений, а также обеспечение возможности испытания грунтов стандартным методом с измерением данных непосредственно на глубине испытания.An object of the invention in terms of the device is to ensure the implementation of the method for accelerated testing of any soil in the mode of specified displacements, as well as providing the possibility of soil testing by the standard method with measuring data directly at the test depth.

Поставленная техническая задача в части устройства решена тем, что устройство для реализации предлагаемого способа, включающее погружаемую в грунт на глубину испытания вращением от бурового станка с приложением минимально необходимой осевой нагрузки полую колонну труб, оснащенную на нижнем конце винтовым анкером, закрепленным на полой обойме, и винтовым штампом, закрепленным на хвостовике, пропущенным коаксиально в полость обоймы анкера с возможностью ограниченного осевого перемещения штампа и анкера относительно друг друга и относительно колонны труб, а также нагрузочное приспособление в виде силового гидроцилиндра, взаимодействующего со штампом и одновременно с анкером, и датчики линейных перемещений для измерения перемещений штампа относительно репера, причем датчики линейных перемещений и гидроцилиндр соединены во время испытаний каналами обратной связи с дневной поверхностью, согласно изобретению нагрузочное приспособление выполнено в виде технологической полой штанги, пропускаемой перед началом испытаний грунта в полость колонны труб до контакта ее нижним концом с хвостовиком штампа и силового гидроцилиндра, установленного между верхним концом полой штанги и вращателем бурового станка, выставленного предварительно на триггеры и используемого в качестве анкера, причем нижний конец штанги оснащен тензометрическим датчиком нагрузки, взаимодействующим с хвостовиком штампа и датчиком линейных перемещений, взаимодействующим своим выступающим из штанги подвижным штоком с обоймой анкера, используемого в качестве репера, при этом датчик нагрузки и датчик линейных перемещений соединены каналом обратной связи с дневной поверхностью. Анкер выполнен с толщиной винтовой лопасти, превышающей толщину лопасти штампа, а между гидроцилиндром и вспомогательной штангой размещен переходник-центратор, имеющий вертикальную прорезь для вывода кабеля связи.The technical problem posed in part of the device is solved in that the device for implementing the proposed method, including a hollow pipe string, immersed in the ground at the lower end with a screw anchor mounted on a hollow cage, is immersed in the soil to a test depth by rotation from the drilling rig with the minimum necessary axial load, and screw die mounted on the shank, passed coaxially into the cavity of the anchor holder with the possibility of limited axial movement of the stamp and anchor relative to each other and relative pipe columns, as well as a loading device in the form of a power hydraulic cylinder interacting with the stamp and simultaneously with the anchor, and linear displacement sensors for measuring the displacement of the stamp relative to the benchmark, moreover, the linear displacement sensors and the hydraulic cylinder are connected during the test by feedback channels to the day surface, according to According to the invention, the loading device is made in the form of a technological hollow rod, passed before the start of soil testing into the cavity of the pipe string until it contacts the end with the shank of the stamp and the power hydraulic cylinder installed between the upper end of the hollow rod and the rotator of the drilling rig, previously set on the triggers and used as an anchor, the lower end of the rod equipped with a strain gauge load cell interacting with the shaft of the stamp and linear displacement sensor interacting with its a movable rod protruding from the rod with the holder of the anchor used as a benchmark, while the load sensor and the linear displacement sensor are connected to feedback anal surface. The anchor is made with a screw blade thickness exceeding the thickness of the stamping blade, and a centralizer adapter is placed between the hydraulic cylinder and the auxiliary rod, having a vertical slot for outputting the communication cable.

Преимущества предлагаемого изобретения заключаются в следующем:The advantages of the invention are as follows:

- способ и устройство позволяют реализовать метод релаксации напряжений при испытании любых нескальных грунтов, что существенно сокращает сроки испытания: глинистых грунтов более чем в 3 раза; суглинков до трех раз; песчаных грунтов в два и более раз;- the method and device allow you to implement the stress relaxation method when testing any non-rocky soils, which significantly reduces the test time: clay soils more than 3 times; loam up to three times; sandy soils two or more times;

- устройство позволяет с использованием того же оборудования проводить контрольные и параллельные испытания грунтов стандартным методом;- the device allows using the same equipment to carry out control and parallel soil tests by the standard method;

- способ и устройство обеспечивают проведение измерения нагрузок на штамп и его осадок непосредственно на глубине испытаний грунтов с исключением влияния на точность измерений промежуточных длинномерных элементов конструкции, что гарантирует достоверность получаемых данных.- the method and device provide for the measurement of the loads on the stamp and its sediment directly at the depth of soil testing with the exception of the effect on the measurement accuracy of intermediate lengthy structural elements, which guarantees the reliability of the data obtained.

На фиг.1 схематично изображен комплект оборудования, реализующий предлагаемый способ и устройство, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.2.Figure 1 schematically shows a set of equipment that implements the proposed method and device, General view; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 2; figure 4 is a cross-section bb in figure 2.

На фиг.1 показан буровой станок 7, выставленный на триггеры 2, оснащенный поворотной мачтой 3 с подвижным вдоль мачты с помощью гидроцилиндров станка вращателем 4 с выходным валом 5. Буровой станок 1 может быть при необходимости дополнительно соединен с отдельно отстоящей анкерной сваей посредством троса, перекинутого через блок мачты 3 и взаимодействующего с лебедкой бурового станка 1 (не показано). Вал 5 вращателя станка опирается о шток 6 силового гидроцилиндра 7, который через центрирующий переходник 8 соединен с внутренней технологической штангой 9, размещенной в полости колонны труб 10 и оснащенной на нижнем конце винтовым анкером-репером 11, закрепленным на обойме 12, а также винтовым штампом 13, закрепленным на хвостовике 14. Колонна труб 10 может быть сцентрирована с помощью приспособления 15, имеющего ролики и закрепленного к грунту, гидроцилиндр 7 подключен к управляющей насосной станции (не показано) с помощью гидрошланга 16, а через прорезь в переходнике 8 пропущен кабель связи 17 к регистрирующей аппаратуре (не показано).Figure 1 shows the drilling machine 7, set on the triggers 2, equipped with a rotary mast 3 with a rotator 4 movable along the mast using the hydraulic cylinders of the machine with the output shaft 5. The drilling machine 1 can optionally be additionally connected to a separately spaced anchor pile via a cable, thrown over the mast block 3 and interacting with the winch of the drilling rig 1 (not shown). The shaft 5 of the machine rotator rests on the rod 6 of the power hydraulic cylinder 7, which through the centering adapter 8 is connected to the internal technological rod 9, located in the cavity of the pipe string 10 and equipped at the lower end with a screw anchor-reference 11, mounted on a holder 12, as well as a screw stamp 13, mounted on the shank 14. The pipe string 10 can be centered using a device 15 having rollers and fixed to the ground, the hydraulic cylinder 7 is connected to the control pump station (not shown) using a hydraulic hose 16, and through p cut in the adapter 8 missed the communication cable 17 to the recording equipment (not shown).

На фиг.2 показано соединение хвостовика 14 через сквозное окно 18 с обоймой 12 репера с помощью пальца 19, а также обоймы 12 через сквозные вертикальные прорези 20 с колонной труб 10 с помощью штифтов 21 с возможностью осевого перемещения штампа 13 относительно репера 11 и репера 11 относительно колонны труб 10. Технологическая внутренняя штанга 9 нижним концом 22 опирается в хвостовик 14, а подвижный подпружиненный шток 23 датчика линейных перемещений 24 опирается через центральное отверстие в хвостовике 14 в палец 19.Figure 2 shows the connection of the shank 14 through the through-hole 18 with the frame 12 of the frame using the pin 19, and also the frames 12 through the vertical vertical slots 20 with the string of pipes 10 using pins 21 with the possibility of axial movement of the stamp 13 relative to the frame 11 and the frame 11 relative to the pipe string 10. The technological inner rod 9 with the lower end 22 is supported in the shank 14, and the movable spring-loaded rod 23 of the linear displacement sensor 24 is supported through the central hole in the shank 14 in the pin 19.

Тензодатчик нагрузки 25 обеспечивает измерение нагрузки, передаваемой через нижний конец 22 штанги 9 на хвостовик 14.The load cell 25 provides a measurement of the load transmitted through the lower end 22 of the rod 9 to the shank 14.

На фиг.3 показано соединение от углового проворота верхнего конца обоймы 12 относительно колонны труб 10 с помощью внутреннего и наружного шестигранника соответственно.Figure 3 shows the connection from the angular rotation of the upper end of the cage 12 relative to the pipe string 10 using the internal and external hexagon, respectively.

На фиг.4 показано соединение верхнего конца хвостовика 14 от углового проворота с обоймой 12 также с помощью шестигранного соединения. Узлы уплотнения условно не показаны.Figure 4 shows the connection of the upper end of the shank 14 from the angular rotation with the yoke 12 also using a hexagonal connection. Seals are not shown conditionally.

На изображенном на фиг.1-4 устройстве, реализующем предлагаемый способ, работы по подготовке и испытанию грунтов осуществляют следующим образом. При необходимости прикладывания к штампу значительных нагрузок (более 50 кН) сначала с помощью бурового станка 1 завинчивают в грунт (вертикально или наклонно) отдельно отстоящий винтовой анкер (на фиг.1 не показано). Затем станок отгоняют и выставляют вал 5 его вращателя 4 над точкой испытания, после чего станок выставляют на триггеры 2. После этого первое звено колонны труб 10 с винтовым штампом 13 и винтовым репером 11 присоединяют с помощью переходника к валу 5 вращателя 4 и вращением с приложением минимально необходимой вертикальной нагрузки от гидроцилиндров станка погружают в массив грунта. Периодически наращивая колонну труб 10, штамп 13 погружают на глубину испытания и центрируют верхний конец колонны 10 посредством приспособления 15. Затем в полость колонны труб 10 опускают технологическую штангу 9 до упора в хвостовик 14 штампа 13, выводят кабель 17 через прорезь в переходнике 8 и подключают кабель к регистрирующей аппаратуре. Убедившись по показаниям датчика линейных перемещений 24, что штамп 13 имеет запас хода для испытаний (т.е. определяют положение пальца 19 относительно верхнего края окна 18). После этого на центрирующий переходник 8 устанавливают гидроцилиндр 7 и подключают его с помощью гидрошланга 16 к напорной станции с измерителем давления (не показано).In the device shown in figures 1-4, which implements the proposed method, the preparation and testing of soils is as follows. If it is necessary to apply significant loads to the die (more than 50 kN), first, using a drilling rig 1, a separately spaced screw anchor is screwed into the ground (vertically or inclinedly) (not shown in Fig. 1). Then the machine is driven off and the shaft 5 of its rotator 4 is exposed above the test point, after which the machine is put on the triggers 2. After that, the first link of the pipe string 10 with a screw stamp 13 and a screw reference 11 is connected with an adapter to the shaft 5 of the rotator 4 and rotated with application the minimum necessary vertical load from the hydraulic cylinders of the machine is immersed in an array of soil. Periodically increasing the pipe string 10, the stamp 13 is immersed to the test depth and the upper end of the string 10 is centered by means of the tool 15. Then, the process rod 9 is lowered into the cavity of the pipe string 10 until it stops in the shank 14 of the stamp 13, the cable 17 is brought out through the slot in the adapter 8 and connected cable to the recording equipment. After making sure from the readings of the linear displacement sensor 24 that the stamp 13 has a power reserve for testing (i.e., the position of the finger 19 relative to the upper edge of the window 18 is determined). After that, a hydraulic cylinder 7 is installed on the centering adapter 8 and connected using a hydraulic hose 16 to a pressure station with a pressure meter (not shown).

Затем подводят вал 5 вращателя к штоку 6 гидроцилиндра, фиксируют их и прикладывают нагрузку на штамп 13 через штангу 9 путем поднятия давления в гидроцилиндре 7 согласно заданной программы испытаний с учетом веса штанги 9, переходника 8 и гидроцилиндра 7.Then bring the rotator shaft 5 to the rod 6 of the hydraulic cylinder, fix them and apply a load to the stamp 13 through the rod 9 by raising the pressure in the hydraulic cylinder 7 according to a given test program taking into account the weight of the rod 9, adapter 8 and hydraulic cylinder 7.

К настоящему времени автором разработана техническая документация и изготовлен опытный образец устройства, реализующего предлагаемый способ. Испытание образца по полной программе намечено на конец 2004 г. Изобретение предполагает автоматизацию всех основных операций, в частности обработку информации в процессе проведения испытаний с возможностью оперативного корректирования хода испытания.To date, the author has developed technical documentation and made a prototype device that implements the proposed method. The test of the sample in full is scheduled for late 2004. The invention involves the automation of all basic operations, in particular the processing of information during the testing process with the possibility of operational adjustment of the test.

Предлагаемое изобретение обладает новизной, имеет ряд перечисленных преимуществ перед известными решениями, отвечает критерию промышленной применимости в условиях массового строительства и при реконструкции старых зданий и сооружений и соответствует современному уровню техники и, следовательно, по мнению автора, может быть защищено патентом РФ.The present invention has novelty, has a number of listed advantages over known solutions, meets the criterion of industrial applicability in mass construction and reconstruction of old buildings and structures, and corresponds to the current level of technology and, therefore, according to the author, can be protected by a RF patent.

При необходимости автор может предоставить в экспертизу дополнительные материалы, в том числе акты испытаний, по мере их поступления.If necessary, the author can provide additional materials for examination, including test reports, as they become available.

Источники информации:Sources of information:

1. Авторское свидетельство СССР, №1086066, М. кл. Е 02 D 1/00; G 001 №3/10, Б.И. №14, 1983.1. Copyright certificate of the USSR, No. 1086066, M. cl. E 02 D 1/00; G 001 No. 3/10, B.I. No. 14, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР, №1680869, М. кл. Е 02 D 1/00; Б.И. N36, 1991.2. Copyright certificate of the USSR, No. 1680869, M. cl. E 02 D 1/00; B.I. N36, 1991.

3. Авторское свидетельство СССР, №1381245, М. кл. Е 02 D 1/00; Б.И. №10 от 1988. (Прототип по способу и по устройству).3. Copyright certificate of the USSR, No. 1381245, M. cl. E 02 D 1/00; B.I. No. 10 from 1988. (Prototype according to the method and device).

4. Авторское свидетельство СССР, №1214839, М. кл. Е 02 D 1/00; Б.И. №8, 1986.4. Copyright certificate of the USSR, No. 1214839, M. cl. E 02 D 1/00; B.I. No. 8, 1986.

Claims (5)

1. Способ испытания грунтов статической нагрузкой, включающий погружение в грунт до глубины испытаний путем завинчивания винтового штампа в виде лопасти и одновременно винтового анкера, смонтированных на нижнем конце полой колонны труб с возможностью их ограниченного осевого перемещения относительно друг друга и относительно колонны труб, неподвижное крепление верхнего конца колонны труб к грунту с последующим приложением заданной ступени нагрузки на штамп и измерением осадки штампа через заданные интервалы времени до наступления условной стабилизации осадки грунта под штампом, после чего переходят на следующую ступень нагружения, причем нагрузку на штамп и ее измерения, а также измерение осадки штампа осуществляют в непосредственном контакте со штампом с использованием канала обратной связи с дневной поверхностью, отличающийся тем, что нагрузку на штамп прикладывают с дневной поверхности через технологическую полую штангу, пропускаемую через полость колонны труб перед началом испытаний, при этом штангу оснащают на нижнем конце датчиком нагрузки, взаимодействующим со штампом, и датчиком линейных перемещений, взаимодействующим с анкером, который используют в качестве репера, а испытание грунта проводят в режиме задаваемых перемещений грунта под штампом путем условно-мгновенного деформирования находящегося под штампом грунта равными для испытуемого вида грунта ступенями, а по достижении ступени деформирования измеряют изменение общих нагрузок на штамп и дополнительную осадку штампа через заданные интервалы времени, а затем по достижении условной стабилизации нагрузки на одной ступени переходят на следующую ступень деформирования грунта, при этом в качестве критерия условной стабилизации нагрузки на каждой ступени принимают скорость изменения удельных нагрузок на грунт во времени.1. The method of testing soils with static loads, including immersion in the soil to the depth of testing by screwing a screw stamp in the form of a blade and at the same time a screw anchor mounted on the lower end of the hollow pipe string with the possibility of their limited axial movement relative to each other and relative to the pipe string, fixed mounting the upper end of the pipe string to the ground, followed by the application of a given step of the stamp load and measuring the draft of the stamp at predetermined intervals before laval stabilization of soil sediment under the stamp, and then go to the next stage of loading, and the load on the stamp and its measurements, as well as measuring the draft of the stamp is carried out in direct contact with the stamp using the feedback channel with the day surface, characterized in that the load on the stamp applied from the day surface through the technological hollow rod, passed through the cavity of the pipe string before the start of the test, while the rod is equipped at the lower end with a load sensor, interact with a stamp, and a linear displacement sensor that interacts with the anchor, which is used as a benchmark, and soil testing is carried out in the mode of preset soil displacements under the stamp by conditionally instantaneous deformation of the soil under the stamp with equal steps for the type of soil being tested, and upon reaching the step deformations measure the change in the total load on the stamp and the additional draft of the stamp at predetermined time intervals, and then upon reaching the conditional stabilization of the load at one step They are taken to the next stage of soil deformation, while the rate of change in specific soil loads over time is taken as a criterion for conditional load stabilization at each stage. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по мере увеличения дополнительных осадок грунта под штампом сверх заданных программой испытаний на каждой ступени деформирования, возникающих в результате релаксации напряжений в грунте под нагрузкой, нагрузку на штамп уменьшают до приближения общей осадки грунта под штампом на каждой ступени к заданной программой испытаний, но не доходя до нее, при этом график зависимости “осадка - нагрузка” строят по конечным значениям осадки штампа и нагрузки на штамп на каждой ступени.2. The method according to claim 1, characterized in that, as the additional soil sediment under the stamp increases in excess of the test program specified at each stage of deformation resulting from relaxation of stresses in the soil under load, the stamp load is reduced until the total soil subsidence under the stamp approaches at each stage to the specified test program, but not reaching it, while the graph of “draft - load” is plotted according to the final values of the draft of the stamp and the load on the stamp at each stage. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что величину ступеней деформирования грунта, интервалы времени между измерениями падения нагрузки на штамп и осадки штампа, а также величину критерия стабилизации нагрузки на ступенях деформирования для различных видов грунтов при составлении программы испытаний принимают по результатам предварительных параллельных испытаний тех же грунтов стандартным методом и методом задаваемых перемещений по сходимости графиков зависимости “осадка - нагрузка”, принимая график, полученный при стандартном методе испытаний, за эталонный.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the magnitude of the steps of soil deformation, the time intervals between measurements of the drop in the load on the stamp and the precipitation of the stamp, as well as the value of the criterion for stabilizing the load on the steps of deformation for different types of soils, when compiling the test program, take the results of preliminary parallel tests of the same soils by the standard method and the method of specified displacements according to the convergence of the graphs of the "sediment - load" dependence, taking the graph obtained with the standard method test method, for reference. 4. Устройство для испытания грунтов статической нагрузкой для реализации способа по пп.1-3, включающее погружаемую в грунт путем вращения с помощью бурового станка колонну труб, оснащенную на нижнем конце винтовым анкером, закрепленным на полой обойме, и винтовым штампом, закрепленным на хвостовике, пропущенным в полость обоймы анкера с возможностью ограниченного осевого перемещения штампа и анкера относительно друг друга и относительно колонны труб, а также нагрузочное приспособление в виде силового гидроцилиндра, взаимодействующего со штампом, и одновременно с анкером, и датчиков линейных перемещений для измерения перемещений штампа относительно репера, причем датчики линейных перемещений и гидроцилиндр соединены во время испытаний каналами обратной связи с дневной поверхностью, отличающееся тем, что нагрузочное приспособление выполнено в виде технологической полой штанги, пропускаемой перед началом испытания грунта в полость колонны труб до контакта ее нижнего конца с хвостовиком штампа, и силового гидроцилиндра, установленного между верхним концом технологической штанги и вращателем бурового станка, выставленного предварительно на триггеры, при этом нижний конец штанги оснащен тензометрическим датчиком нагрузки, взаимодействующим с хвостовиком штампа, и датчиком линейных перемещений, взаимодействующим своим выступающим из штанги подвижным штоком с обоймой анкера, используемого в качестве репера, а датчик нагрузки и датчик линейных перемещений соединены каналом обратной связи с дневной поверхностью.4. A device for testing soils with a static load for implementing the method according to claims 1 to 3, including a pipe string immersed in the soil by rotation using a drilling rig and equipped with a screw anchor fixed to the hollow cage and a screw die fixed to the shank passed into the cavity of the holder of the anchor with the possibility of limited axial movement of the stamp and anchor relative to each other and relative to the pipe string, as well as a loading device in the form of a power hydraulic cylinder interacting with stamp, and simultaneously with the anchor, and linear displacement sensors for measuring the displacement of the stamp relative to the benchmark, moreover, the linear displacement sensors and the hydraulic cylinder are connected during testing by feedback channels to the day surface, characterized in that the load device is made in the form of a technological hollow rod passed before the beginning of soil testing in the cavity of the pipe string until its lower end contacts the die shaft and the power hydraulic cylinder installed between the upper end of the process the rod and the rotator of the drilling machine, previously set on the triggers, while the lower end of the rod is equipped with a strain gauge load sensor interacting with the stem of the stamp, and a linear displacement sensor interacting with its movable rod protruding from the rod with an anchor clip used as a reference, and the sensor the loads and the linear displacement sensor are connected by a feedback channel to the day surface. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что толщина лопасти анкера превышает толщину лопасти штампа, а между гидроцилиндром и технологической штангой установлен центратор, имеющий вертикальную прорезь для вывода кабеля связи.5. The device according to claim 4, characterized in that the thickness of the anchor blade exceeds the thickness of the stamp blade, and a centralizer is installed between the hydraulic cylinder and the process rod, having a vertical slot for outputting the communication cable.
RU2004125639/03A 2004-08-25 2004-08-25 Method and device for performing soil test by static load application RU2252297C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004125639/03A RU2252297C1 (en) 2004-08-25 2004-08-25 Method and device for performing soil test by static load application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004125639/03A RU2252297C1 (en) 2004-08-25 2004-08-25 Method and device for performing soil test by static load application

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2252297C1 true RU2252297C1 (en) 2005-05-20

Family

ID=35820598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004125639/03A RU2252297C1 (en) 2004-08-25 2004-08-25 Method and device for performing soil test by static load application

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2252297C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446251C1 (en) * 2010-08-16 2012-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method and device to test soils with static and dynamic load
RU2548631C1 (en) * 2013-12-04 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Test method of soil foundation with pile with grill
CN105973689A (en) * 2016-04-27 2016-09-28 中国科学院地质与地球物理研究所 Portable rock-soil body surface strength nondestructive tester
CN111473769A (en) * 2020-05-27 2020-07-31 中铁第四勘察设计院集团有限公司 Rock-soil settlement measuring probe, probe assembly, device and measuring method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446251C1 (en) * 2010-08-16 2012-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method and device to test soils with static and dynamic load
RU2548631C1 (en) * 2013-12-04 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Test method of soil foundation with pile with grill
CN105973689A (en) * 2016-04-27 2016-09-28 中国科学院地质与地球物理研究所 Portable rock-soil body surface strength nondestructive tester
CN111473769A (en) * 2020-05-27 2020-07-31 中铁第四勘察设计院集团有限公司 Rock-soil settlement measuring probe, probe assembly, device and measuring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109374409B (en) Method for rapidly measuring ground stress on site
CN109406340A (en) Hammer the device and method of prepressing type test cartridge connection structure compactness of grouting
CN104749036B (en) Rock mechanics system and method in situ
CN107130651B (en) The detection device and its detection method of anchor pole internal force exterior measuring
CN110453733B (en) Pile foundation bearing capacity self-balancing test device and test method in model test
Forbes et al. Augmenting the in-situ rock bolt pull test with distributed optical fiber strain sensing
CN112683425A (en) Method for detecting effective stress of longitudinal prestressed tendon in bridge body
US3673861A (en) Method and apparatus for in situ measurement of soil creep strength
RU2252297C1 (en) Method and device for performing soil test by static load application
Thompson et al. Theory and strategy for monitoring the performance of rock reinforcement
CN110031325B (en) Pile body stress testing system and method
CN204613033U (en) Original position rock mechanics system
CN101419144B (en) Micro-crack on site concrete strength detecting method and implementing device thereof
CN115585922A (en) Drilling type multi-point and multi-direction coal rock mass stress meter and coal rock mass stress monitoring method
RU2510440C2 (en) Device for complex determination of physical and mechanical properties of soils under field conditions
RU2706284C1 (en) Method of engineering-geological surveying
Hagen et al. Full-scale rockbolt testing in the laboratory: Analysis of recent results
Barla et al. Setting up a new direct shear testing apparatus
RU2272102C1 (en) Method for in-situ ground strain characteristics determination
Vlachopoulos et al. Temporary tunnel support strategies: optimization and testing
CN217841627U (en) Underground parameter calibration equipment
RU2793557C1 (en) Method for control of compressive strength of hardened masonry solutions
Hagen et al. Laboratory full-scale rock bolt testing: analysis of recent results
US8528387B2 (en) Testing of concrete using existing voids within concrete
RU2258113C1 (en) Device for performing soil test for compressibility with the use of screw impress

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150826