RU2423682C1 - Instrument for compression tests of soils - Google Patents

Instrument for compression tests of soils Download PDF

Info

Publication number
RU2423682C1
RU2423682C1 RU2009149600/28A RU2009149600A RU2423682C1 RU 2423682 C1 RU2423682 C1 RU 2423682C1 RU 2009149600/28 A RU2009149600/28 A RU 2009149600/28A RU 2009149600 A RU2009149600 A RU 2009149600A RU 2423682 C1 RU2423682 C1 RU 2423682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil sample
odometer
compression
soil
soils
Prior art date
Application number
RU2009149600/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Григорьевич Болдырев (RU)
Геннадий Григорьевич Болдырев
Елена Геннадьевна Болдырева (RU)
Елена Геннадьевна Болдырева
Илья Хамитович Идрисов (RU)
Илья Хамитович Идрисов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек")
Priority to RU2009149600/28A priority Critical patent/RU2423682C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423682C1 publication Critical patent/RU2423682C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction. ^ SUBSTANCE: instrument comprises a body with a porous bottom, a ring with soil, a loading accessory of a piston and measurement accessories for measurement of pore and side pressure. The instrument is made of four hydraulically and electrically interconnected parts: a press, an odometer, a unit of signals amplification and conversion from sensors into a digital form with a computer and an interface and a backpressure unit. ^ EFFECT: increased accuracy of soil pore and side pressure measurement, expansion of investigation range and increased efficiency of tests. ^ 7 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения механических свойств грунтов в лабораторных условиях.The invention relates to the field of construction and is intended to determine the mechanical properties of soils in laboratory conditions.

Уровень техникиState of the art

Аналогом предлагаемого изобретения является КОМПРЕССИОННО-ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ ПРИБОР (свидетельство на полезную модель RU 54597 U1, заявка 2005138873 от 13.12.2005, патентообладатель и автор Соломин С.Ф., МПК E02D 1/02, опубликовано 10.07.2006).An analogue of the invention is a COMPRESSION-FILTER DEVICE (certificate for utility model RU 54597 U1, application 2005138873 dated 12.13.2005, patent holder and author Solomin S.F., IPC E02D 1/02, published July 10, 2006).

1. Компрессионно-фильтрационный прибор, содержащий основание, рабочее кольцо, вкладыш-сепаратор, штамп с участком для приложения нагрузки и связанным с измерительными устройствами, отличающийся тем, что внутренняя поверхность рабочего кольца снабжена подпруженной и подвижной в осевом направлении втулкой.1. A compression-filtration device containing a base, a working ring, a separator liner, a stamp with a section for applying a load and connected with measuring devices, characterized in that the inner surface of the working ring is equipped with a spring loaded and axially movable sleeve.

2. Компрессионно-фильтрационный прибор по п.1, отличающийся тем, что высота втулки соизмерима с толщиной испытуемого образца грунта.2. The compression-filtration device according to claim 1, characterized in that the height of the sleeve is commensurate with the thickness of the test soil sample.

3. Компрессионно-фильтрационный прибор по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр втулки соответствует диаметру периферической кольцевой проточки вкладыша-сепаратора, а нижний внутренний торец втулки взаимодействует с боковой поверхностью периферической кольцевой проточки вкладыша-сепаратора.3. The compression-filtration device according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the sleeve corresponds to the diameter of the peripheral annular groove of the separator insert, and the lower inner end of the sleeve interacts with the side surface of the peripheral annular groove of the separator insert.

4. Компрессионно-фильтрационный прибор по п.1, отличающийся тем, что верхний внутренний торец втулки взаимодействует с боковой кольцевой поверхностью штампа.4. The compression-filtration device according to claim 1, characterized in that the upper inner end of the sleeve interacts with the lateral annular surface of the stamp.

5. Компрессионно-фильтрационный прибор по п.1, отличающийся тем, что усилие сжатия пружины, подпружинивающей подвижную втулку, больше суммарного веса втулки с образцом грунта.5. The compression-filtration device according to claim 1, characterized in that the compressive force of the spring, spring-loaded movable sleeve, is greater than the total weight of the sleeve with a soil sample.

6. Компрессионно-фильтрационный прибор по п.1 или 4, отличающийся тем, что между втулкой и пружиной размещена плоская опорная шайба.6. The compression-filtration device according to claim 1 or 4, characterized in that between the sleeve and the spring is placed a flat support washer.

7. Компрессионно-фильтрационный прибор по п.1, отличающийся тем, что соединение основания и рабочего кольца выполнено посредством накидной гайки и уплотняющего кольца между соприкасающимися торцами основания и кольца.7. The compression-filtration device according to claim 1, characterized in that the connection of the base and the working ring is made by means of a union nut and a sealing ring between the contacting ends of the base and ring.

Недостатком аналога является невозможность проведения испытаний грунтов с измерением порового и бокового давлений.The disadvantage of the analogue is the inability to conduct soil tests with the measurement of pore and side pressures.

Следующим аналогом предлагаемого изобретения является ПРИБОР ДЛЯ КОМПРЕССИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ (патент на изобретение RU 2045756 С1, заявка 93014282/33 от 23.03.1993, патентообладатель и автор Воробьев Е.А., МПК G01N 3/08, E02D 1/00, опубликовано 10.10.1995), включающий основание, рабочие кольца различного диаметра для образцов грунта, установленные друг под другом в порядке возрастания их диаметра сверху вниз, верхние и нижние перфорированные штампы, средства для создания вертикальной разгрузки и измерители деформации, отличающийся тем, что он выполнен в виде трех разъемных секций, установленных соосно друг под другом, каждая из которых образована верхним и нижним штампами и рабочим кольцом, размещенным между ними и соединенным со штампами прижимным кольцом, при этом верхние штампы выполнены в виде емкостей для заливки воды с плоскими перфорированными днищами и наклонными сплошными боковыми стенками, имеющими заплечики для установки измерителей деформаций, на внешней поверхности нижних штампов верхней и средней секций образованы кольцевые выступы с горизонтальными сквозными отверстиями, а на обращенной к ним поверхности перфорированных днищ верхних штампов нижележащих секций - соответствующие выступам кольцевые проточки, причем внутренняя стенка прижимных колец имеет конусную поверхность для самоцентровки рабочего кольца.The next analogue of the invention is the DEVICE FOR COMPRESSION TESTS OF SOILS (patent for invention RU 2045756 C1, application 93014282/33 of 03.23.1993, patentee and author Vorobyov EA, IPC G01N 3/08, E02D 1/00, published 10.10. 1995), including the base, working rings of different diameters for soil samples, mounted one below the other in increasing diameter from top to bottom, upper and lower perforated dies, means for creating vertical unloading and strain gauges, characterized in that it is made in the form of tr x detachable sections mounted coaxially under each other, each of which is formed by the upper and lower dies and the working ring placed between them and the pressure ring connected to the dies, while the upper dies are made in the form of tanks for pouring water with flat perforated bottoms and inclined solid ring walls with horizontal through holes are formed on the outer surface of the lower dies of the upper and middle sections with lateral walls having shoulders for installing strain gauges; These surface facing the perforated bottoms of the upper die the lower sections - corresponding protrusions annular grooves, the inner wall of the clamping rings has a tapered surface for self-centering of the working ring.

Недостатком аналога является невозможность проведения испытаний грунтов с измерением как порового, так и бокового давлений.The disadvantage of the analogue is the inability to conduct soil tests with the measurement of both pore and side pressures.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ В ГРУНТАХ (авторское свидетельство СССР на изобретение №939638, заявка 2868832/29-33 от 10.01.80, заявитель Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт, авторы А.В.Голли и Л.К.Тихомирова, М. кл.3 E02D 1/00, опубликовано 30.06.82), включающее корпус с пористым дном, тензокольцо с тензодатчиками, нагрузочное и измерительное приспособления, отличающееся тем, что с целью повышения точности и расширения диапазона исследований оно снабжено манометром с гибкими иглами, а корпус - жестким кольцом, соединенным с тензокольцом герметичным упругим материалом, причем жесткое кольцо и тензокольцо выполнены с боковыми соосными отверстиями, в которых пропущены гибкие иглы, а тензокольцо установлено над пористым дном с зазором, равным 0,005-1 мм.The closest analogue (prototype) of the present invention is a DEVICE FOR MEASURING LATER PRESSURE IN SOIL (USSR author's certificate for the invention No. 939638, application 2868832 / 29-33 dated 10.01.80, applicant of the Leningrad Order of the Red Banner of Labor, Institute of Civil Engineering, authors A. V. Golli and L.K. Tikhomirova, M. cl. 3 E02D 1/00, published on 06/30/82), including a body with a porous bottom, a tensor ring with strain gauges, load and measuring devices, characterized in that in order to increase the accuracy and expansion range And in studies, it is equipped with a manometer with flexible needles, and the body with a rigid ring connected to the tensor ring with a sealed elastic material, the rigid ring and the tensor ring made with lateral coaxial holes in which the flexible needles are passed, and the tensor ring is mounted above the porous bottom with a gap of 0.005 -1 mm.

Недостатком прототипа является низкая точность измерения порового давления, влияние конструкции датчика порового давления и нагрузочного устройства на деформацию образца грунта, невозможность проведения испытаний с водонасыщением образца грунта обратным давлением, а также трудоемкость подготовки устройства к испытаниям.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of the measurement of pore pressure, the influence of the design of the pore pressure sensor and the load device on the deformation of the soil sample, the inability to conduct tests with water saturation of the soil sample with reverse pressure, and the complexity of preparing the device for testing.

Объяснение недостатков прототипаThe explanation of the disadvantages of the prototype

1. В прототипе игла порового давления вводится внутрь образца грунта, что препятствует перемещению частиц грунта, увеличивает жесткость грунта, вносит неоднородность внутрь образца, тем самым снижает точность измерения осевой деформации. Известно также, что при вдавливании иглы в образец она легко забивается грунтом, что может полностью исключить возможность измерения порового давления. Из прототипа не ясно, как удалить воздух из полости иглы и камеры манометра и заполнить этот объем водой, в противном случае наличие пузырьков воздуха не позволит измерять точно поровое давление.1. In the prototype, a pore pressure needle is inserted inside the soil sample, which prevents the movement of soil particles, increases the stiffness of the soil, introduces heterogeneity into the sample, thereby reducing the accuracy of the axial strain measurement. It is also known that when a needle is pressed into a sample, it is easily clogged with soil, which can completely exclude the possibility of measuring pore pressure. From the prototype it is not clear how to remove air from the needle cavity and the manometer chamber and fill this volume with water, otherwise the presence of air bubbles will not allow to accurately measure pore pressure.

2. В прототипе шток нагрузочного устройства проходит сквозь образец грунта. Возникает необходимость создания сквозного отверстия в образце грунта, что невозможно сделать в песчаных и супесчаных грунтах. Во-вторых, между штоком нагрузочного устройства и грунтом возникают силы трения, что оказывает влияние на измеряемую деформацию сжатия грунта.2. In the prototype, the rod of the loading device passes through a soil sample. There is a need to create a through hole in the soil sample, which cannot be done in sandy and sandy loamy soils. Secondly, friction forces arise between the rod of the loading device and the soil, which affects the measured deformation of soil compression.

3. В прототипе при измерении порового давления образцы грунта предварительно полностью насыщают водой, например, методом обратного давления. Конструкция устройства не позволяет выполнить данную операцию из-за негерметичности направляющего стакана.3. In the prototype, when measuring pore pressure, soil samples are preliminarily completely saturated with water, for example, by the back pressure method. The design of the device does not allow you to perform this operation due to leaks in the guide glass.

Пояснения. Согласно ГОСТ 12248-96 испытания методом компрессионного сжатия выполняют с образцом грунта диаметром 71 мм и высотой 25 мм, который находится в стальном кольце, что обеспечивает невозможность его расширения в радиальном направлении. Испытания проводят в условиях одномерной деформации. Нагрузку на образец грунта прикладывают через штамп ступенями со стабилизацией деформаций сжатия на каждой ступени нагружения. Продолжительность испытания для глинистых грунтов составляет до 2-3 суток. Измеряется только осевая деформация и осевое усилие. Для определения показателя сжимаемости грунта (компрессионный модуль деформации) используют теоретические решения К.Терцаги. Это решение получено при фильтрации поровой воды в двух направлениях: к верхней и нижней границам образца грунта.Explanations According to GOST 12248-96, compression compression tests are performed with a soil sample with a diameter of 71 mm and a height of 25 mm, which is located in a steel ring, which makes it impossible to expand in the radial direction. The tests are carried out under conditions of one-dimensional deformation. The load on the soil sample is applied through the stamp in steps with stabilization of compression deformations at each loading stage. The test duration for clay soils is up to 2-3 days. Only axial deformation and axial force are measured. To determine the compressibility index of the soil (compression modulus of deformation), K. Tertzagi's theoretical solutions are used. This solution was obtained by filtering pore water in two directions: to the upper and lower boundaries of the soil sample.

Известно также теоретическое решение, полученное Wissa, А.Е.Z., Christian, J.Т., Davis, Е.Н. and Heiberg, S., «Consolidation at Constant Rate of Strain», Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol 97, No. SM10, 1971, pp.1393-1413, для случая односторонней фильтрации при сжатии образца грунта не ступенчатой нагрузкой (кН), а нагрузкой с заданной скоростью деформации (мм/мин). В этом случае продолжительность испытаний сокращается до нескольких часов. Этот вид нагружения, односторонняя фильтрация и измерение порового и бокового давления реализованы в предлагаемом изобретении.The theoretical solution obtained by Wissa, A.E.Z., Christian, J.T., Davis, E.N. and Heiberg, S., “Consolidation at Constant Rate of Strain”, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol 97, No. SM10, 1971, pp. 1393-1413, for the case of one-sided filtration when compressing the soil sample, not with a step load (kN), but with a load with a given strain rate (mm / min). In this case, the test duration is reduced to several hours. This type of loading, one-way filtration and measurement of pore and lateral pressure are implemented in the present invention.

Сущность технического решенияThe essence of the technical solution

Известен прибор для компрессионных испытаний грунтов, включающий корпус с пористым дном, кольцо с грунтом, нагрузочное приспособление из поршня и измерительные приспособления для измерения порового и бокового давления.A known device for compression testing of soils, including a body with a porous bottom, a ring with soil, a loading device from a piston and measuring devices for measuring pore and side pressure.

Цель изобретения - повышение точности измерения порового и бокового давления грунта, расширение диапазона исследований и повышение производительности испытаний.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of pore and lateral pressure of the soil, expanding the range of studies and increasing the performance of the tests.

Поставленная цель достигается тем, что прибор выполнен из четырех гидравлически и электрически взаимосвязанных частей: пресса, одометра, блока усиления и преобразования сигналов с датчиков в цифровой вид с компьютером и интерфейсом и блока обратного давления.This goal is achieved in that the device is made of four hydraulically and electrically interconnected parts: a press, an odometer, an amplification unit and converting signals from sensors into a digital form with a computer and interface and a back pressure unit.

Одометр имеет камеру, заполненную жидкостью, и датчик для измерения бокового давления;The odometer has a chamber filled with liquid and a sensor for measuring side pressure;

Образец грунта размещен в резиновой оболочке.A soil sample is placed in a rubber sheath.

Датчик порового давления установлен в центральной части на нижней непроницаемой границе образца грунта.A pore pressure sensor is installed in the central part on the lower impermeable boundary of the soil sample.

Образец грунта находится на подвижной перфорированной платформе.A soil sample is located on a movable perforated platform.

Водонасыщение образца грунта выполняется обратным давлением.Water saturation of the soil sample is performed by back pressure.

Компрессионные испытания выполняются автоматически, с заданной скоростью осевой деформации, под управлением компьютера.Compression tests are performed automatically, with a given rate of axial deformation, under the control of a computer.

Перечень чертежей и иных материаловList of drawings and other materials

На фиг.1 изображена конструкция одометра.Figure 1 shows the design of the odometer.

На фиг.2 изображена конструкция одометра после перемещения образца грунта в рабочее положение.Figure 2 shows the design of the odometer after moving the soil sample to the working position.

На фиг.3 - одометр, установленный в пресс.Figure 3 - odometer installed in the press.

На фиг.4 изображена схема управления и измерения порового и бокового давления.Figure 4 shows the control and measurement of pore and lateral pressure.

На фиг.5 приведено аксонометрическое изображение одометра (в разрезе).Figure 5 shows an axonometric image of the odometer (in section).

Пример реализации технического решенияAn example of the implementation of a technical solution

На фиг.1 и фиг.2 одометр содержит основание 1 с тремя несквозными цилиндрическими отверстиями 2. В отверстия 2 вставлены на пружинах 3 три подвижных штока 4, на которые опирается перфорированная платформа 5.In Fig.1 and Fig.2, the odometer contains a base 1 with three non-through cylindrical holes 2. Three movable rods 4 are inserted into the holes 2 on the springs 3, on which the perforated platform 5 rests.

Одометр имеет датчик порового давления 6 в центре основания и керамический фильтр 7. Одометр снабжен каналами 8 для создания обратного давления и штуцером 9 для подключения к блоку обратного давления.The odometer has a pore pressure sensor 6 in the center of the base and a ceramic filter 7. The odometer is equipped with channels 8 for creating back pressure and a fitting 9 for connecting to the back pressure unit.

Рабочая камера выполнена из стальной или прозрачной оболочки 10, в боковую поверхность которой встроен штуцер 11 для соединения с блоком обратного давления, а также датчик бокового давления 12, передающий величину давления в блок автоматического управления, и спусковой кран 13.The working chamber is made of a steel or transparent shell 10, in the side surface of which a fitting 11 is mounted for connection with a back pressure unit, as well as a side pressure sensor 12 that transmits the pressure value to the automatic control unit, and a trigger valve 13.

Цилиндрическая резиновая оболочка 14 закреплена на выступах 15 оболочки 10.The cylindrical rubber shell 14 is mounted on the protrusions 15 of the shell 10.

Крышка 16 одометра включает керамический фильтр 17, полый поршень 18, стальное кольцо 19 с вложенным в него образцом грунта 20. Через полый поршень 18 проходит трубопровод 21.The odometer cover 16 includes a ceramic filter 17, a hollow piston 18, a steel ring 19 with a soil sample embedded in it 20. A pipe 21 passes through the hollow piston 18.

Герметизацию полого поршня 18 обеспечивают боковые уплотнительные кольца 22, через которые он проходит. Герметизацию крышки одометра обеспечивает опорное кольцо 23. Крышка 16 присоединяется к основанию 1 тремя винтами 24. Затяжка винтов обеспечивает фиксацию оболочки 14 в рабочем положении и герметизацию.Sealing of the hollow piston 18 is provided by the lateral o-rings 22 through which it passes. The sealing of the odometer cover is provided by the support ring 23. The cover 16 is attached to the base 1 with three screws 24. Tightening the screws ensures that the shell 14 is fixed in its working position and is sealed.

На фиг.3 показано соединение в единое целое одометра и пресса. Пресс имеет основание 25 с шаговым двигателем 26 внутри основания 25. Пресс снабжен датчиками осевого перемещения 27 и силы 28, а также снабжен регулировочным винтом 29. Пресс предназначен для воздействия на одометр 30 вертикальной силой снизу вверх, то есть плита 31 пресса давит на одометр 30 снизу вверх.Figure 3 shows the connection in a single unit of the odometer and press. The press has a base 25 with a stepper motor 26 inside the base 25. The press is equipped with axial displacement sensors 27 and force 28, and is also equipped with an adjusting screw 29. The press is designed to impact the odometer 30 with vertical force from the bottom up, that is, the press plate 31 presses on the odometer 30 upwards.

На фиг.4 изображена схема автоматического управления и измерения порового и бокового давления, которая состоит из трех блоков:Figure 4 shows a diagram of automatic control and measurement of pore and lateral pressure, which consists of three blocks:

«А» - компрессионный блок, содержащий одометр, встроенный в пресс;"A" - a compression unit containing an odometer built into the press;

«В» - блок создания обратного давления;“B” - block for creating back pressure;

«С» - блок автоматического управления."C" - automatic control unit.

Все три блока объединены в единую систему автоматического управления и образуют компрессионный прибор.All three blocks are combined into a single automatic control system and form a compression device.

Блок «В» создания обратного давления состоит из резервуара 32, снабженного штуцерами 33, 50 и датчиком давления 34, имеет соединительные трубопроводы 43, 44, 45 и краны 46, 47, 48, 49.Block "B" creating a back pressure consists of a tank 32, equipped with fittings 33, 50 and a pressure sensor 34, has connecting piping 43, 44, 45 and valves 46, 47, 48, 49.

Блок «С» автоматического управления включает компьютер 35, соединенный интерфейсом 36 с автоматической преобразующей аппаратурой 37 (ЭПА).The automatic control unit “C” includes a computer 35 connected by an interface 36 to an automatic conversion apparatus 37 (EPA).

Блок «С» автоматического управления соединен кабелями 38 (силы), 39 (перемещения), 40 (бокового давления), 41 (порового давления), 42 (привода шагового двигателя) с компрессионным блоком «А» и кабелем 51 с блоком «В» создания обратного давления. Автоматическая преобразующая аппаратура 37 усиливает и преобразует сигналы в цифровой вид с датчиков: порового давления 6, бокового давления 12 (фиг.1, 2), обратного давления 34 (фиг.4), силы 28 и перемещения 27 (фиг.3).Automatic control unit “C” is connected by cables 38 (force), 39 (displacement), 40 (lateral pressure), 41 (pore pressure), 42 (stepper motor drive) with compression unit “A” and cable 51 with unit “B” creating back pressure. Automatic converting equipment 37 amplifies and converts signals into digital form from sensors: pore pressure 6, lateral pressure 12 (Fig. 1, 2), back pressure 34 (Fig. 4), force 28 and displacement 27 (Fig. 3).

Компрессионный блок «А» соединен кабелями 38, 39, 40, 41, 42 с блоком автоматического управления «С», трубопроводами 43, 44, 45 с блоком обратного давления «В».Compression unit “A” is connected by cables 38, 39, 40, 41, 42 with automatic control unit “C”, pipelines 43, 44, 45 with back pressure unit “B”.

Компрессионный прибор работает следующим образом.Compression device operates as follows.

Этап 1. Подготовка одометра к испытаниям.Stage 1. Preparation of the odometer for testing.

1.1 Открутив крепежные винты 24, снимают крышку 16 одометра и в опорное кольцо 23 крышки устанавливают кольцо 19 с образцом грунта 20. Затем устанавливают крышку 16 обратно и герметично закрепляют ее винтами 24 к основанию одометра.1.1 Having unscrewed the fixing screws 24, remove the odometer cover 16 and install a ring 19 with a soil sample 20 into the support ring 23 of the cover. Then, put the cover 16 back and tightly fix it with screws 24 to the base of the odometer.

1.2 Устанавливают одометр основанием 1 (фиг.3) на плиту 31 пресса 25, затем устанавливают в рабочее положение датчик осевого перемещения 27 и устраняют зазор между датчиком силы 28 и полым поршнем 18 (фиг.1, 2) регулировочным винтом 29 (фиг.3).1.2 Set the odometer base 1 (Fig.3) on the plate 31 of the press 25, then set the axial displacement transducer 27 in the working position and eliminate the gap between the force transducer 28 and the hollow piston 18 (Fig.1, 2) with the adjusting screw 29 (Fig.3 )

Этап 2. Подключение одометра 1 к блоку обратного давления «В» и блоку автоматического управления «С» (фиг.4)Stage 2. Connecting the odometer 1 to the back pressure unit "B" and the automatic control unit "C" (figure 4)

2.1 Трубопроводы 43, 44, 45 (фиг.4) блока обратного давления «В» подключают к штуцерам 9, 11, 21 одометра (фиг.1, 2) соответственно.2.1 Pipelines 43, 44, 45 (FIG. 4) of the back pressure unit “B” are connected to the odometer fittings 9, 11, 21 (FIGS. 1, 2), respectively.

2.2 Кабели датчиков: силы 38, перемещения 39, бокового давления 40, порового давления 41 подключают к блоку автоматического управления «С».2.2 Sensor cables: forces 38, displacement 39, lateral pressure 40, pore pressure 41 are connected to the automatic control unit "C".

Этап 3. Подключение одометра 1 и пресса 25 к компьютеру 35 блока автоматического управления «С»Stage 3. Connecting the odometer 1 and press 25 to the computer 35 of the automatic control unit "C"

3.1 Подключают кабель 42 (фиг.4) привода шагового двигателя 26 (фиг.3) к блоку «С».3.1 Connect the cable 42 (figure 4) of the drive of the stepper motor 26 (figure 3) to the block "C".

3.2 Подключают автоматическую преобразующую аппаратуру 37 через интерфейс 36 (фиг.4) к компьютеру 35.3.2 Connect the automatic converting equipment 37 through the interface 36 (figure 4) to the computer 35.

Этап 4. Реализация автоматического способа испытания и последовательность проведения испытанийStage 4. Implementation of the automatic test method and test sequence

4.1 Закрывают кран 47 блока «В» обратного давления (фиг.4). К штуцеру 50 подключают вакуумный эжектор, открывают кран 49 и в камере одометра 1 создают разряжение в 15…30 кПа, достаточное для расширения резиновой оболочки 14.4.1 Close the valve 47 of the block "B" back pressure (figure 4). A vacuum ejector is connected to the nozzle 50, the valve 49 is opened, and a pressure of 15 ... 30 kPa is created in the odometer chamber 1, sufficient to expand the rubber shell 14.

4.2 По команде компьютера в автоматическую преобразующую аппаратуру 37 (фиг.4) подают сигнал на шаговый двигатель 26 пресса 25 (фиг.3) и создают осевое усилие, которое через полый поршень 18 и керамический фильтр 17 передают на образец грунта 20 в одометре (фиг.1, 2). Преодолевают силы трения между стальным кольцом 19 и боковой поверхностью образца грунта 20. Создают вертикальное перемещение образца грунта 20 совместно с перфорированной платформой 5. Перемещение образца 20 (фиг.1, 2) измеряют датчиком перемещения 27 (фиг.3).4.2 At the command of a computer, a signal is transmitted to the automatic converting apparatus 37 (Fig. 4) to the stepper motor 26 of the press 25 (Fig. 3) and an axial force is generated, which is transmitted through the hollow piston 18 and the ceramic filter 17 to the soil sample 20 in the odometer (Fig. 4) .12). The frictional forces between the steel ring 19 and the lateral surface of the soil sample 20 are overcome. A vertical movement of the soil sample 20 is created together with the perforated platform 5. The movement of the sample 20 (Figs. 1, 2) is measured by a displacement sensor 27 (Fig. 3).

В автоматическом режиме компьютером контролируют величину перемещения полого поршня 18, и при достижении величиной перемещения высоты образца грунта 20 (фиг.1, 2) компьютер автоматически выключает шаговый двигатель 26 (фиг.3). Образец грунта 20 занял рабочее положение внутри резиновой оболочки 14 (фиг.2).In automatic mode, the computer controls the amount of movement of the hollow piston 18, and when the amount of displacement reaches the height of the soil sample 20 (FIGS. 1, 2), the computer automatically turns off the stepper motor 26 (FIG. 3). A sample of soil 20 occupied a working position inside the rubber shell 14 (figure 2).

4.3 Закрывают кран 49 и отключают вакуумный эжектор от штуцера 50 (фиг.4).4.3 Close the valve 49 and disconnect the vacuum ejector from the nozzle 50 (figure 4).

4.4 Открывают спускной кран 13 (фиг.1, 2), затем кран 47 (фиг.4) и заполняют рабочую камеру одометра дегазированной водой из резервуара 32. После удаления воздуха из рабочей камеры спускной кран 13 и кран 47 закрывают.4.4 Open the drain valve 13 (Figs. 1, 2), then the valve 47 (Fig. 4) and fill the odometer working chamber with degassed water from the reservoir 32. After removing the air from the working chamber, the drain cock 13 and the valve 47 are closed.

4.5 Автоматизация водонасыщения образца грунта. Открывают краны обратного давления 46, 48 и через штуцер 33 (фиг.4) в резервуаре 32 создают заданную величину обратного давления воздушным компрессором. Величину обратного давления контролируют датчиком давления 34. Датчиком давления 6 (фиг.1) автоматизированно по разработанной программе измеряют поровое давление в образце грунта. Разница между обратным и поровым давлением не должна быть более 10…15 кПа. Далее ступенями в 15…30 кПа увеличивают обратное давление до полного водонасыщения образца грунта Sr=92…95%. Водонасыщение завершают, если измеряемое поровое давление равно обратному давлению.4.5 Automation of water saturation of the soil sample. The backpressure taps 46, 48 are opened and through the fitting 33 (FIG. 4) in the tank 32, a predetermined backpressure value is created by the air compressor. The back pressure value is controlled by a pressure sensor 34. The pressure sensor 6 (Fig. 1) automatically measures the pore pressure in the soil sample according to the developed program. The difference between the back and pore pressure should not be more than 10 ... 15 kPa. Then, in steps of 15 ... 30 kPa, the back pressure is increased until the soil sample is completely saturated with water S r = 92 ... 95%. Water saturation is completed if the measured pore pressure is equal to the back pressure.

4.6 После автоматизированного водонасыщения образца грунта закрывают краны 46, 48 и, используя разработанную программу, проводят испытание на сжатие с постоянной скоростью осевой деформации (мм/мин) до заданного эффективного напряжения. В ходе испытаний измеряются полные и эффективные вертикальные и боковые напряжения, поровое давление и осевая деформация.4.6 After automated water saturation of the soil sample, the cranes 46, 48 are closed and, using the developed program, a compression test is carried out with a constant rate of axial deformation (mm / min) to a given effective stress. During the tests, the total and effective vertical and lateral stresses, pore pressure and axial deformation are measured.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Использование изобретения позволяет повысить точность измерения порового и бокового давления, введение автоматической системы управления процессом нагружения и сбора информации с датчиков повышает производительность испытаний. Кроме того, применение односторонней фильтрации и непрерывного нагружения позволяет сократить время испытаний до 8 раз, что видно из прилагаемых результатов испытаний (приложение 1). Таким образом, изобретение улучшает также эксплуатационные характеристики и создает существенный технико-экономический эффект.The use of the invention improves the accuracy of measurement of pore and lateral pressure, the introduction of an automatic control system for the loading process and the collection of information from sensors increases the productivity of the tests. In addition, the use of one-way filtration and continuous loading allows reducing the test time by up to 8 times, which can be seen from the attached test results (Appendix 1). Thus, the invention also improves operational characteristics and creates a significant technical and economic effect.

ЛитератураLiterature

1. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - Изд-во Стандартов, 01.01.1997.1. GOST 12248-96. Soils. Laboratory methods for characterizing strength and deformability. - Publishing House of Standards, 01/01/1997.

4. Свидетельство на полезную модель RU 54597 U1, МПК E02D 1/02, опубликовано 10.07.2006.4. Certificate for utility model RU 54597 U1, IPC E02D 1/02, published July 10, 2006.

2. Голли А.В., Тихомирова Л.К. Устройство для измерения бокового давления в грунтах. Авторское свидетельство СССР №939638, М. Кл. E02D 1/00, БИ №24, 30.06.1982.2. Golly A.V., Tikhomirova L.K. Device for measuring lateral pressure in soils. USSR copyright certificate No. 939638, M. Kl. E02D 1/00, BI No. 24, 06/30/1982.

3. Воробьев Е.А. Прибор для компрессионных испытаний грунтов. Патент на изобретение RU №2045756, М. Кл. G01N 3/08, E02D 1/00, 10.10.1995.3. Vorobyov EA The device for compression testing of soils. Patent for invention RU No. 2045756, M. Cl. G01N 3/08, E02D 1/00, 10/10/1995.

Claims (7)

1. Прибор для компрессионных испытаний грунтов, включающий корпус с пористым дном, кольцо с грунтом, нагрузочное приспособление из поршня и измерительные приспособления для измерения порового и бокового давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и эксплуатационных характеристик, он выполнен из четырех гидравлически и электрически взаимосвязанных частей: пресса, одометра, блока усиления и преобразования сигналов с датчиков в цифровой вид с компьютером и интерфейсом и блока обратного давления.1. A device for compression testing of soils, including a body with a porous bottom, a ring with soil, a loading device made of a piston and measuring devices for measuring pore and side pressure, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurement and operational characteristics, it is made of four hydraulically and electrically interconnected parts: press, odometer, amplification unit and conversion of signals from sensors into digital form with a computer and interface and back pressure unit. 2. Прибор для компрессионных испытаний грунтов по п.1, отличающийся тем, что одометр имеет камеру, заполненную жидкостью, и датчик для измерения бокового давления.2. The device for compression testing of soils according to claim 1, characterized in that the odometer has a chamber filled with liquid, and a sensor for measuring lateral pressure. 3. Прибор для компрессионных испытаний грунтов по п.1, отличающийся тем, что образец грунта размещен в резиновой оболочке.3. The device for compression testing of soils according to claim 1, characterized in that the soil sample is placed in a rubber shell. 4. Прибор для компрессионных испытаний грунтов по п.1, отличающийся тем, что датчик порового давления установлен в центральной части на нижней непроницаемой границе образца грунта.4. The device for compression testing of soils according to claim 1, characterized in that the pore pressure sensor is installed in the Central part on the lower impermeable boundary of the soil sample. 5. Прибор для компрессионных испытаний грунтов по п.1, отличающийся тем, что образец грунта находится на подвижной перфорированной платформе.5. The device for compression testing of soils according to claim 1, characterized in that the soil sample is on a movable perforated platform. 6. Прибор для компрессионных испытаний грунтов по п.1, отличающийся тем, что водонасыщение образца грунта выполняется обратным давлением.6. The device for compression testing of soils according to claim 1, characterized in that the water saturation of the soil sample is performed by back pressure. 7. Прибор для компрессионных испытаний грунтов по п.1, отличающийся тем, что компрессионные испытания выполняются автоматически с заданной скоростью осевой деформации под управлением компьютера. 7. The device for compression testing of soils according to claim 1, characterized in that the compression tests are performed automatically with a given axial strain rate under computer control.
RU2009149600/28A 2009-12-30 2009-12-30 Instrument for compression tests of soils RU2423682C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149600/28A RU2423682C1 (en) 2009-12-30 2009-12-30 Instrument for compression tests of soils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149600/28A RU2423682C1 (en) 2009-12-30 2009-12-30 Instrument for compression tests of soils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2423682C1 true RU2423682C1 (en) 2011-07-10

Family

ID=44740413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009149600/28A RU2423682C1 (en) 2009-12-30 2009-12-30 Instrument for compression tests of soils

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2423682C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210263007A1 (en) * 2020-02-26 2021-08-26 The Hong Kong University Of Science And Technology Multifunctional and modular geotechnical testing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210263007A1 (en) * 2020-02-26 2021-08-26 The Hong Kong University Of Science And Technology Multifunctional and modular geotechnical testing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3593108B1 (en) Expandable jacket for triaxial, unconfined and uniaxial compression tests and test device for three-dimensional consolidation and settlement tests
RU92958U1 (en) DEVICE FOR COMPRESSION TESTS OF SOILS
RU2416081C1 (en) Method to automatically measure pore and side pressure under conditions of soil compression
CN102183622B (en) Novel unsaturated soil high-pressure consolidation test device
CN103076230A (en) Test method and test device of mechanical properties of soil-structure contact surface
CN111794293B (en) Drawing test device for compacted grouting soil nails
CN103389247A (en) Testing system for simulating hydraulic fracture of concrete members under high water pressure
CN108333060B (en) Testing machine for measuring clay rock shear fracture permeability coefficient evolution by adopting steady-state method
JPS6370712A (en) Tester for consolidation and water permeation
CN106813817B (en) Bidirectional expansion stress measuring tester
CN110095347B (en) Strain control type unsaturated soil three-axis stretching instrument
CN114062107B (en) Shearing box device suitable for direct shearing tests of cylindrical samples with different sizes and application of shearing box device
CN107941604A (en) A kind of consolidation testing device and test method of gassiness soil
WO2019042407A1 (en) Test equipment
CN110608953A (en) Triaxial test soil unit central position pore water pressure test system
CN114577608B (en) Test device and method for researching mechanical properties of root-unsaturated soil interface
CN110954673B (en) Static sounding indoor simulation test method
RU2423682C1 (en) Instrument for compression tests of soils
CN110487988A (en) A kind of air pressure-loading type one-dimensional consolidation infiltration joint test device
CN110954674B (en) Indoor simulation test device for static sounding
CN105403468A (en) Creep testing machine
CN211148643U (en) Static sounding test data calibration device
RU2718800C1 (en) Instrument for soil compression tests
CN113607633A (en) Device and method for measuring resistance reduction performance of pipe jacking slurry sleeve under condition of axisymmetric stress
CN112378787A (en) Free-falling type sounding simulation device and method

Legal Events

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

Effective date: 20181231