RU2474650C1

RU2474650C1 - Instrument to measure soil frost heave strain

Info

Publication number: RU2474650C1
Application number: RU2011135096/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Невзоров; Алексей Анатольевич Коршунов
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-02-10

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: proposed device comprises cartridge for soil sample composed of rings and base with water feed chamber. Rings represent semi-rings fastened together to perform limited mutual displacement. Device uses tight chamber.

EFFECT: higher reliability of measurements.

1 dwg

Description

Изобретение относится к приборам для измерения деформаций морозного пучения грунта в лабораторных условиях.The invention relates to devices for measuring deformations 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, comprising 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 изучения пучинистых свойств промерзающих грунтов, 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, которое позволяет определять величину гидравлической составляющей давления пучения (Авторское свидетельство СССР №1596241, МПК G01N 33/24, 1990).A device for studying the heaving properties of freezing soils is known, containing a rigid sleeve for placing a soil sample, at the bottom of which there is a sand layer 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, which allows determining the magnitude of the hydraulic component of the heaving pressure (USSR Author's Certificate No. 1596241, IPC G01N 33/24, 1990).

Однако известные устройства не позволяют определять вертикальные деформации морозного пучения с возможностью бокового расширения образца грунта при промерзании при различном положении уровня грунтовых вод.However, the known devices do not allow to determine the vertical deformation of frost heaving with the possibility of lateral expansion of the soil sample during freezing at different positions of the groundwater level.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности получаемых результатов за счет более точного соответствия условий подпитки образца водой природным условиям и обеспечения возможности ограниченного бокового расширения образца.The problem to which the invention is directed is to increase the reliability of the results obtained by more accurately matching the conditions for feeding the sample with water to natural conditions and providing the possibility of limited lateral expansion of the sample.

Это достигается тем, что в камере с водой поддерживается давление ниже атмосферного, а кольца разрезаны в вертикальной плоскости на полукольца, имеющие возможность ограниченного взаимного перемещения при пучении образца.This is achieved by the fact that a pressure below atmospheric pressure is maintained in a chamber with water, and the rings are cut in a vertical plane into half rings, which have the possibility of limited mutual movement when the sample is heaved.

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

Прибор содержит гильзу 1 для образца грунта, выполненную из полуколец 2, соединенных в кольцо крепежными элементами 3 с возможностью заданного ограниченного перемещения, датчики температуры 4 для контроля за перемещением фронта промерзания, пористый вкладыш 5, установленный в герметичной камере 6, вакуум-насос 7 с манометром 8, электронагреватель 9, датчик перемещений 10, поршень 11, теплоизолирующий кожух 12.The device contains a sleeve 1 for a soil sample made of half rings 2 connected in a ring by fasteners 3 with the possibility of a specified limited movement, temperature sensors 4 for monitoring the movement of the freezing front, a porous liner 5 installed in a sealed chamber 6, a vacuum pump 7 s manometer 8, electric heater 9, displacement sensor 10, piston 11, heat-insulating casing 12.

Гильзу 1 с образцом грунта располагают на пористом вкладыше 5, установленном в герметичной камере 6, обеспечивающей подпитывание образца водой во время эксперимента. Давление в камере поддерживается ниже атмосферного с помощью вакуум-насоса 7 и измеряется манометром 8. С помощью электронагревателя 9 поддерживается заданная положительная температура воды. Для измерения вертикальных деформаций морозного пучения используется датчик перемещений 10, контактирующий с поршнем 11, установленным на верхний торец образца. Боковые поверхности прибора укрыты теплоизолирующим кожухом 12.The sleeve 1 with a soil sample is placed on a porous liner 5 installed in an airtight chamber 6, which provides the sample with water during the experiment. The pressure in the chamber is maintained below atmospheric by means of a vacuum pump 7 and is measured by a manometer 8. By means of an electric heater 9, a predetermined positive water temperature is maintained. To measure the vertical deformations of frost heaving, a displacement sensor 10 is used, which is in contact with a piston 11 mounted on the upper end of the sample. The side surfaces of the device are covered by a heat-insulating casing 12.

Прибор работает следующим образом.The device operates as follows.

Образец исследуемого грунта помещают в гильзу 1, предварительно установив в образец датчики температуры 4 и смазав внутреннюю поверхность гильзы вазелином. Образец грунта в гильзе устанавливают на герметичную камеру 6, наполненную водой. На верхнем торце образца размещают поршень 11 и прикладывают заданную нагрузку.A sample of the test soil is placed in the sleeve 1, pre-installing temperature sensors 4 in the sample and lubricating the inner surface of the sleeve with petroleum jelly. A soil sample in the sleeve is mounted on an airtight chamber 6 filled with water. A piston 11 is placed at the upper end of the sample and a predetermined load is applied.

Собранную установку помещают в холодильную камеру и выдерживают при температуре +2-+3°C не менее 2-3 суток для выравнивания температуры по высоте образца. Ослабляют крепежные элементы 3 полуколец 2, создавая возможность заданного расширения образца при пучении. Укрывают прибор теплоизолирующим кожухом 12. Включают вакуум-насос 7. В холодильной камере задают отрицательную температуру и начинают промораживание образца сверху вниз. Эксперимент продолжают до достижения заданной глубины промерзания. Измеряя в ходе испытаний величину вертикальных деформаций, определяют относительную деформацию при заданных значениях радиального расширения образца и глубины залегания уровня грунтовых вод.The assembled installation is placed in a refrigerator and kept at a temperature of + 2- + 3 ° C for at least 2-3 days to equalize the temperature along the height of the sample. Weaken the fasteners 3 of the half rings 2, creating the possibility of a given expansion of the sample during heaving. Cover the device with a heat-insulating casing 12. Turn on the vacuum pump 7. In the refrigerator, set a negative temperature and start freezing the sample from top to bottom. The experiment is continued until a predetermined freezing depth is reached. Measuring the magnitude of the vertical deformations during the tests, the relative deformation is determined for the given values of the radial expansion of the sample and the depth of the groundwater level.

Прибор благодаря герметичной камере с водой, где для моделирования природных условий промерзания грунта в зависимости от положения уровня грунтовых вод поддерживается давление ниже атмосферного, и конструкции гильзы, выполненной из отдельных полуколец, соединенных крепежными элементами, допускающими возможность ограниченного взаимного перемещения, позволяет повысить надежность получаемых характеристик морозного пучения.The device thanks to a sealed chamber with water, where, to simulate the natural conditions of freezing of the soil, depending on the position of the groundwater level, the pressure is maintained below atmospheric, and the design of the sleeve made of separate half rings connected by fasteners, allowing the possibility of limited mutual movement, improves the reliability of the obtained characteristics frost heaving.

Claims

A device for measuring deformations of frost heaving of the soil, including a sleeve for a soil sample made up of rings, a base with a chamber for supplying water, characterized in that the rings are made in the form of half rings connected by fasteners with the possibility of limited mutual movement, and the chamber is sealed.