RU2578514C1 - Groundwater viscosity meter - Google Patents
Groundwater viscosity meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578514C1 RU2578514C1 RU2014151525/28A RU2014151525A RU2578514C1 RU 2578514 C1 RU2578514 C1 RU 2578514C1 RU 2014151525/28 A RU2014151525/28 A RU 2014151525/28A RU 2014151525 A RU2014151525 A RU 2014151525A RU 2578514 C1 RU2578514 C1 RU 2578514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- viscosity
- viscometer
- sample
- rod
- soils
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения вязкости различных дисперсных грунтов и может быть применено при проведении инженерных изысканий для строительства зданий и сооружений.The invention relates to the field of measuring equipment, is intended for measuring the viscosity of various dispersed soils and can be used in engineering surveys for the construction of buildings and structures.
В настоящее время для определения вязкости грунтов наиболее широкое распространение получил стандартный прибор одноплоскостного среза. Однако этот прибор, широко применяемый для определения прочностных параметров грунтов, малопригоден для исследования деформационных и реологических процессов. В этих приборах зона сдвига образца мала и является неопределенной, что не позволяет с достаточной точностью определить относительную деформацию сдвига γ. К числу недостатков прибора одноплоскостного среза следует также отнести переменность рабочей площади образца, ограниченность величины деформации, непостоянство зазора между верхней и нижней каретками, а также отклонение поверхности среза от плоскости. Применение приборов перекашивания (многоплоскостного среза) решает часть указанных недостатков, однако величина деформаций в них также ограничена.Currently, to determine the viscosity of soils, the most widely used standard device is a single-plane cut. However, this device, widely used to determine the strength parameters of soils, is unsuitable for the study of deformation and rheological processes. In these devices, the shear zone of the sample is small and uncertain, which does not allow one to determine with sufficient accuracy the relative shear strain γ. Among the disadvantages of a single-plane cut device is the variability of the working area of the sample, the limited deformation, the inconsistency of the gap between the upper and lower carriages, and the deviation of the cut surface from the plane. The use of warping devices (multi-plane cut) solves some of these drawbacks, but the magnitude of the deformations in them is also limited.
Помимо приборов плоскостного среза широкое распространение для определения вязкости получил прибор для испытания на кручение, обеспечивающий проведение испытания в условиях чистого сдвига и позволяющий создавать практически неограниченные деформации без изменения рабочей площади образца. Однако и этот прибор не лишен недостатков, так как для испытания на кручение затруднительно создать сложное напряженное состояние, в котором, как правило, находятся грунты в реальных условиях. Кроме того, данный прибор технически сложен и плохо воспроизводим промышленно.In addition to planar shear devices, a torsion test device was widely used to determine viscosity, which ensured that the test was carried out under pure shear conditions and allows the creation of practically unlimited deformations without changing the working area of the sample. However, this device is not without drawbacks, since it is difficult to create a complex stress state for torsion testing, in which, as a rule, soils are in real conditions. In addition, this device is technically complex and poorly reproducible industrially.
Наиболее близкий аналог предложенного прибора - вискозиметр, содержащий сплошной шарик, который помещают в измеряемую среду на дно сосуда, соединенный гибкой нитью, переброшенной через блок, с противовесом, масса которого больше массы шарика. Вследствие этого возникает прямолинейное движение вертикально вверх до поверхности измеряемого тела, при этом измеряют время движения шарика внутри тела в пределах заданного пути (т.е. скорость подъема шарика) [SU 318854, G01N 11/10, 1971].The closest analogue of the proposed device is a viscometer containing a continuous ball, which is placed in a medium on the bottom of the vessel, connected by a flexible thread thrown through the block, with a counterweight, the mass of which is greater than the mass of the ball. As a result of this, a rectilinear rectilinear motion occurs up to the surface of the measured body, while measuring the time the ball moves inside the body within a given path (ie, the speed of the ball) [SU 318854, G01N 11/10, 1971].
Недостатками данного вискозиметра являются:The disadvantages of this viscometer are:
1. Низкая точность измерения вязкости, так как в процессе движения шарика внутри исследуемого тела его скорость изменяется от нуля до максимума, т.е. существенно отличается от предполагаемой постоянной.1. Low accuracy in measuring viscosity, since during the movement of the ball inside the body under investigation, its speed varies from zero to maximum, i.e. significantly different from the assumed constant.
2. Большая трудоемкость процесса измерения из-за необходимости ручного точного замера времени движения шарика.2. The high complexity of the measurement process due to the need for manual accurate measurement of the time of movement of the ball.
3. Ограниченная область применения вследствие невозможности применения для определения вязкости дисперсных твердых тел, к которым относятся грунты.3. Limited scope due to the inability to use to determine the viscosity of dispersed solids, which include soils.
Целью изобретения является адаптация конструкции вискозиметра для определения вязкости грунтов, снижение трудоемкости исследований и расширение области применения для исследования реологических характеристик связных и несвязных грунтов.The aim of the invention is to adapt the design of the viscometer to determine the viscosity of the soil, reducing the complexity of research and expanding the scope for studying the rheological characteristics of cohesive and disconnected soils.
Вискозиметр (Фиг. 1) представляет собой камеру стабилометра типа "Б" (1), установленную на основании (2). Внутри камеры в резиновой оболочке размещается образец грунта (3). Пространство внутри камеры вокруг образца грунта в резиновой оболочке заполняется дистиллированной водой, глицерином или воздухом (4) - средой для создания давления на боковую поверхность образца. Через центральную ось образца проходит металлический стержень постоянного сечения (5), жестко соединенный с нагрузочным устройством. Для настоящего прибора использовалась установка UL60-4 производства APS Antriebs- Pruf- und Steuertechnik GmbH (ФРГ), однако может применяться и иная с аналогичными характеристиками.The viscometer (Fig. 1) is a type “B” stabilometer chamber (1) mounted on the base (2). A soil sample (3) is placed inside the chamber in a rubber shell. The space inside the chamber around the soil sample in the rubber shell is filled with distilled water, glycerin or air (4) - a medium to create pressure on the side surface of the sample. A metal core of constant cross section (5) passes through the central axis of the sample and is rigidly connected to the loading device. The UL60-4 unit manufactured by APS Antriebs- Pruf- und Steuertechnik GmbH (Germany) was used for this device, however, another with the same characteristics can be used.
Разрез по продольной оси камеры вискозиметра представлен на фиг. 2. На фиг. 3 представлена схема напряженного состояния образца грунта в камере вискозиметра.A section along the longitudinal axis of the viscometer chamber is shown in FIG. 2. In FIG. 3 shows a diagram of the stress state of a soil sample in a viscometer chamber.
Вискозиметр работает следующим образом.The viscometer operates as follows.
Поставим задачу определить вязкость образца грунта, если известна скорость вертикального перемещения стержня. Полагаем, что сопротивление нижнего конца стержня равно нулю. Предположим также, что преобладает сдвиговой механизм деформирования окружающего стержень грунта. В таком случае скорость сдвиговой деформации грунта вокруг стержня будет определяться исходя из зависимостиWe set the task to determine the viscosity of the soil sample, if the speed of vertical movement of the rod is known. We assume that the resistance of the lower end of the rod is zero. We also assume that the shear mechanism of deformation of the soil surrounding the rod predominates. In this case, the rate of shear deformation of the soil around the rod will be determined based on the dependence
где - скорость движения стержня, в м/с;Where - rod speed, in m / s;
r - радиус от центра стержня, в м, причемr is the radius from the center of the rod, in m, and
где τ - касательное напряжение, в кПа;where τ is the shear stress, in kPa;
η - коэффициент вязкости, в кПа·с. η is the viscosity coefficient, in kPa · s.
Выражение (2) справедливо в момент, когда сопротивление стержня по боковой поверхности исчерпано и стержень начинает погружаться в грунт с постоянной скоростью.Expression (2) is valid at the moment when the resistance of the rod along the lateral surface is exhausted and the rod begins to sink into the ground at a constant speed.
Значение вертикального усилия, передаваемого на стержень, зависит от значения касательных напряжений по боковой поверхности стержня, которые можно определить исходя из условияThe value of the vertical force transmitted to the rod depends on the value of the tangential stresses along the lateral surface of the rod, which can be determined based on the condition
где rc и lcm - радиус и длина стержня, в м;where r c and l cm is the radius and length of the rod, in m;
F - вертикальное усилие, передаваемое в кинематическом режиме () на стержень, в кН.F is the vertical force transmitted in the kinematic mode ( ) on the rod, in kN.
Сделав предположение, что материал стержня не сжимается, можно определить значение осадки.Having made the assumption that the core material is not compressed, it is possible to determine the value of precipitation.
Воспользуемся подстановкой условия (2) в (3) и затем, выполнив подстановку полученного выражения в (1), получимWe use the substitution of condition (2) in (3) and then, after substituting the resulting expression in (1), we obtain
Проинтегрировав выражение (4), получимIntegrating expression (4), we obtain
и с учетом граничных условий:and taking into account the boundary conditions:
при тогда at then
при at
Выражение (6) позволяет получить значение скорости перемещения стержня с учетом приложенной вертикальной нагрузки F и зависит от габаритов стержня и образца грунта.Expression (6) allows you to get the value of the speed of movement of the rod, taking into account the applied vertical load F and depends on the dimensions of the rod and the soil sample.
Преобразовав выражение (6), можно получить значение вязкости при постоянной скорости вертикального перемещения стержняBy transforming expression (6), we can obtain the value of viscosity at a constant speed of vertical movement of the rod
что позволяет осуществить прогнозирование коэффициента вязкости при различных значениях скорости перемещения стержня.which allows prediction of the viscosity coefficient at various values of the speed of movement of the rod.
Таким образом на установке для определения вязкости дисперсных грунтов достигается положительный технический эффект:Thus, the installation for determining the viscosity of dispersed soils achieves a positive technical effect:
1. Конструкция разработанного прибора адаптирована для проведения испытаний грунтов и грунтовых материалов. Разработанный вискозиметр позволяет определить вязкость связных и несвязных грунтов как в сухом, так и в водонасыщенном состоянии, так как камера прибора герметична и сохраняет заданную плотность и влажность образцов.1. The design of the developed device is adapted for testing soils and soil materials. The developed viscometer makes it possible to determine the viscosity of cohesive and incoherent soils both in dry and in a water-saturated state, since the chamber of the device is sealed and preserves the given density and humidity of the samples.
2. Результаты определения вязкости в разработанном приборе позволяют прогнозировать значение вязкости грунтов при любых значениях скорости внедрения стержня, что важно при инженерных изысканиях для геотехнического строительства.2. The results of determining the viscosity in the developed device allow predicting the value of the viscosity of the soil at any value of the penetration rate of the rod, which is important for engineering surveys for geotechnical construction.
3. Конструкция прибора адаптирована для промышленного производства, так как основана на промышленном образце камеры трехосного прибора типа "Б" ГТ 2.3.6 производства ООО "НПП Теотек". Прочие элементы конструкции изготавливаются путем токарной обработки заготовок достаточной жесткости.3. The design of the device is adapted for industrial production, as it is based on the industrial design of the chamber of a triaxial device of type “B” GT 2.3.6 produced by LLC NPP Teotek. Other structural elements are made by turning blanks of sufficient rigidity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151525/28A RU2578514C1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Groundwater viscosity meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151525/28A RU2578514C1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Groundwater viscosity meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578514C1 true RU2578514C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014151525/28A RU2578514C1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Groundwater viscosity meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578514C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU318854A1 (en) * | Саратовский филиал Государственного научно исследовательского | VISKOSYMETR | ||
SU1481683A1 (en) * | 1987-05-13 | 1989-05-23 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Device for investigating pheologic properties of soils |
WO2008056170A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | The Queen's University Of Belfast | Method and apparatus for determining the plastic limit of soil |
RU2453840C2 (en) * | 2009-07-29 | 2012-06-20 | Валерий Николаевич Кутергин | METHOD OF DETERMINING PLASTIC LIMIT (Wp) OF CLAY SOIL BY COMPACTION AND DEVICE TO THIS END |
-
2014
- 2014-12-19 RU RU2014151525/28A patent/RU2578514C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU318854A1 (en) * | Саратовский филиал Государственного научно исследовательского | VISKOSYMETR | ||
SU1481683A1 (en) * | 1987-05-13 | 1989-05-23 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Device for investigating pheologic properties of soils |
WO2008056170A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | The Queen's University Of Belfast | Method and apparatus for determining the plastic limit of soil |
RU2453840C2 (en) * | 2009-07-29 | 2012-06-20 | Валерий Николаевич Кутергин | METHOD OF DETERMINING PLASTIC LIMIT (Wp) OF CLAY SOIL BY COMPACTION AND DEVICE TO THIS END |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ferrari et al. | Advances in the testing of the hydro-mechanical behaviour of shales | |
KR100953650B1 (en) | Unified device for measuring mechanical characteristics of soft ground considering settling self-consolidation and pre-consolidation stress | |
CN102587426B (en) | Analysis method for estimating bearing capacity of pile foundation on basis of penetration technology | |
CN103174122B (en) | Lateral stress pore pressure probe used for testing soil static lateral pressure coefficient | |
CN106018740A (en) | Piezocone penetration test calibration tank system | |
Zhuang et al. | Influence of relative density, particle shape, and stress path on the plane strain compression behavior of granular materials | |
CN102900063A (en) | Dynamic pore-pressure static sounding probe for detecting sludge | |
CN103278400A (en) | In-situ ring shearing test apparatus for soil | |
CN103061321B (en) | Cone penetrometer for evaluating penetration property of unsaturated soil | |
Udukumburage et al. | Oedometer based estimation of vertical shrinkage of expansive soil in a large instrumeted soil column | |
Tehrani et al. | Laboratory study of the effect of pile surface roughness on the response of soil and non-displacement piles | |
Grabowski | Measuring the shear strength of cohesive sediment in the field | |
Miller et al. | Desiccation crack depth and tensile strength in compacted soil | |
RU2483214C1 (en) | Method for determining specific surface energy of destruction of solid bodies | |
RU2578514C1 (en) | Groundwater viscosity meter | |
Jobli et al. | The role of ultrasonic velocity and Schmidt hammer hardness-The simple and economical non-destructive test for the evaluation of mechanical properties of weathered granite | |
Abrantes et al. | Evaluation of the coefficient of earth pressure at rest (K0) of a saturated-unsaturated colluvium soil | |
RU2535645C1 (en) | Determination of long object bending stiffness with help of curvature gage | |
RU2579538C1 (en) | Stabilometer | |
RU2398210C1 (en) | Method for testing soils with static probing | |
Sharanya et al. | Soil shrinkage characterization of low plasticity soil using digital image analysis process | |
Vanapalli et al. | Simple techniques for the estimation of suction in compacted soils in the range of 0 to 60,000 kPa | |
Olarte et al. | Analysis of the relationship between the water retention curve, particle size and pore size distribution in the characterization of a collapsible porous clay | |
RU224913U1 (en) | Digital penetrometer for measuring compressive and tensile forces | |
Li et al. | Development of an oedometer cell with suction measurement ability |