RU2473080C1

RU2473080C1 - Device for determining deformations and frost heaving force of soil

Info

Publication number: RU2473080C1
Application number: RU2011135148/15A
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Невзоров; Алексей Анатольевич Коршунов
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-01-20

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: device is a sleeve assembled from split rings which are provided with bands with given compliance with strain gauges, a tray, a porous insert for soaking the sample with water, a piston with a rod and freezing chamber mounted thereon. By rotating around the rod, the freezing chamber executes translational motion along the soil sample, providing the required speed of the freezing front.

EFFECT: high reliability of measurements.

1 dwg

Description

Изобретение относится к приборам для определения деформаций и сил морозного пучения грунта в лабораторных условиях.The invention relates to devices for determining deformations and forces of frost heaving in the laboratory.

Известен прибор для определения величин и сил морозного пучения грунта, включающий заключенный в термоизоляционный кожух контейнер для грунта с перфорированным днищем и емкостью, в которой он установлен, тепловым элементом и измерительными приборами (а.с. СССР №746033, МПК E02D 1/60, 1980).A known device for determining the magnitudes and forces of frost heaving of the soil, including a soil container enclosed in a heat-insulating casing with a perforated bottom and a container in which it is installed, a thermal element and measuring instruments (AS USSR No. 746033, IPC E02D 1/60, 1980).

Известно устройство для определения сил морозного пучения грунта, содержащее жесткую гильзу для размещения образца грунта, на дне которой находится слой песка для подвода влаги к нижнему торцу, термоэлементы для задания постоянных величин температуры на торцах образца, мерную капиллярную трубку для измерения объема поступающей в образец воды и силоизмерительное оборудование (а.с. СССР №1596241, МПК G01N 33/24, 1990).A device for determining the forces of frost heaving of the soil, containing a rigid sleeve for placing a soil sample, at the bottom of which is a layer of sand for supplying moisture to the lower end, thermocouples for setting constant temperature values at the ends of the sample, a measuring capillary tube for measuring the volume of water entering the sample and power measuring equipment (AS USSR No. 1596241, IPC G01N 33/24, 1990).

Однако в известных устройствах не обеспечивается контроль над скоростью промерзания образца грунта в ходе опыта и не определяются его радиальные деформации при промерзании. Скорость промерзания является одним из факторов, определяющих деформации морозного пучения, и отличие ее при промерзании образца от скорости промерзания основания приводит к ошибочным результатам.However, in the known devices there is no control over the freezing rate of the soil sample during the experiment and its radial deformations during freezing are not determined. The freezing rate is one of the factors determining the deformation of frost heaving, and its difference when the sample freezes from the freezing rate of the base leads to erroneous results.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности результатов измерения деформаций и сил морозного пучения грунта.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the results of measuring deformations and forces of frost heaving of the soil.

Это достигается тем, что известное устройство снабжено морозильной камерой, которая за счет поступательного движения вдоль образца грунта обеспечивает заданную скорость перемещения фронта промерзания, а гильза выполнена из разрезных колец, связанных бандажами, обладающими заданной податливостью и снабженными датчиками тензометрии для измерения радиальных деформаций и сил морозного пучения.This is achieved by the fact that the known device is equipped with a freezer, which due to the translational motion along the soil sample provides a given speed of movement of the freezing front, and the sleeve is made of split rings connected by bandages having a given compliance and equipped with strain gauges for measuring radial deformations and frost forces heaving.

Предлагаемый прибор изображен на чертеже.The proposed device is shown in the drawing.

Прибор содержит цилиндрическую гильзу 1 с образцом грунта, выполненную из разрезных колец, связанных бандажами 2, обладающими заданной податливостью и снабженными датчиками тензометрии, поддон 3 с капиллярно-пористым вкладышем 4, трубку 5, питающий резервуар 6, центрирующий шарик 7, поршень со штоком 8, датчик перемещений 9, морозильную камеру, включающую корпус 10 с термоизоляционными вкладышами 11 и элементами системы охлаждения 12, а также устанавливаемые внутри образца грунта датчики температуры 13.The device contains a cylindrical sleeve 1 with a soil sample made of split rings connected by bandages 2 having a given compliance and equipped with strain gauges, a pan 3 with a capillary-porous liner 4, a tube 5, a supply tank 6, a centering ball 7, a piston with a rod 8 , displacement sensor 9, a freezer, including a housing 10 with heat-insulating liners 11 and elements of the cooling system 12, as well as temperature sensors 13 installed inside the soil sample.

Нагрузка на образец передается через центрирующий шарик 7 и шток 8. Вертикальные деформации фиксируются в автоматическом режиме датчиком перемещений 9. Поддон 3, имеющий капиллярно-пористый вкладыш 4 для подпитывания образца грунта водой, соединен с помощью трубки 5 с питающим резервуаром 6. Сверху на образец грунта установлена морозильная камера, соединенная при помощи резьбового соединения со штоком 8.The load on the sample is transmitted through the centering ball 7 and the rod 8. Vertical deformations are automatically detected by the displacement sensor 9. A pan 3 having a capillary-porous liner 4 for feeding the soil sample with water is connected via a tube 5 to the supply tank 6. Top of the sample soil mounted freezer, connected by a threaded connection to the rod 8.

Морозильная камера представляет собой корпус 10 с термоизоляционными вкладышами 11 и элементами 12, обеспечивающими поддержание заданной отрицательной температуры внутри нее. Морозильная камера путем вращательного движения вокруг штока 8 выполняет поступательное движение вниз вдоль образца грунта.The freezer is a housing 10 with heat-insulating liners 11 and elements 12, ensuring the maintenance of a given negative temperature inside it. The freezer by rotational motion around the rod 8 performs a translational movement down along the soil sample.

Для контроля за температурой внутри образца установлены датчики температуры 13. Управление перемещением морозильной камеры осуществляется в автоматическом режиме в зависимости от фактического положения фронта промерзания и установленной скорости промерзания.To monitor the temperature inside the sample, temperature sensors 13 are installed. The movement of the freezer is controlled automatically, depending on the actual position of the freezing front and the set freezing speed.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На поддон 3 устанавливают гильзу 1 с образцом грунта. Предварительно внутреннюю поверхность обоймы смазывают вазелином и покрывают боковую поверхность образца полиэтиленовой пленкой. Устанавливают датчики 13 для измерения температуры внутри образца. Собранную установку помещают в холодильную камеру и выдерживают при положительной температуре 2-3°С 2-3 суток, предварительно соединив резервуар 6 с водой с поддоном 3 прибора. Устанавливают морозильную камеру на образец грунта и передают заданную нагрузку через шток 8. В морозильной камере создают заданную отрицательную температуру и в автоматическом режиме управляют перемещением морозильной камеры вдоль образца грунта, обеспечивая нужную скорость перемещения фронта промерзания. Испытания проводят при постоянной нагрузке. Радиальные деформации или силы пучения образца определяются по датчикам тензометрии, установленным на кольцах.On the pallet 3 install sleeve 1 with a sample of soil. Preliminarily, the inner surface of the cage is lubricated with petroleum jelly and the side surface of the sample is covered with a plastic film. Install sensors 13 to measure the temperature inside the sample. The assembled installation is placed in a refrigerator and kept at a positive temperature of 2-3 ° C for 2-3 days, after having previously connected the tank 6 with water with the pallet 3 of the device. Install the freezer on the soil sample and transfer the specified load through the rod 8. In the freezer create the desired negative temperature and automatically control the movement of the freezer along the soil sample, providing the desired speed of movement of the freezing front. Tests are carried out at constant load. Radial deformations or heaving forces of the sample are determined by strain gauges mounted on the rings.

Прибор благодаря контролю над скоростью перемещения фронта промерзания, измерению радиальных деформаций и сил пучения образца грунта позволяет повысить качество моделирования промерзания грунта, а значит, надежности получаемых параметров морозного пучения грунтов.Thanks to the control over the speed of movement of the freezing front, the measurement of radial deformations and the heaving forces of the soil sample, the device can improve the quality of modeling freezing of the soil, and therefore the reliability of the obtained parameters of frost heaving of the soil.

Claims

A device for determining deformations and forces of frost heaving of the soil, including a sleeve for a specimen mounted on a pallet with a capillary-porous liner, inside which temperature sensors are mounted, assembled from separate rings made of split rings and connected by bandages equipped with strain gauges, a piston with a rod for load transfer on the sample and a displacement sensor mounted on top of the sample, and a freezer connected to the rod of the device with the possibility of movement.