RU2579538C1 - Стабилометр - Google Patents

Стабилометр Download PDF

Info

Publication number
RU2579538C1
RU2579538C1 RU2014152306/28A RU2014152306A RU2579538C1 RU 2579538 C1 RU2579538 C1 RU 2579538C1 RU 2014152306/28 A RU2014152306/28 A RU 2014152306/28A RU 2014152306 A RU2014152306 A RU 2014152306A RU 2579538 C1 RU2579538 C1 RU 2579538C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working chamber
side walls
sample
lens
stabilometer
Prior art date
Application number
RU2014152306/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Леонидович Невзоров
Юрий Викторович Саенко
Людмила Александровна Ворожцова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ)
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ)
Priority to RU2014152306/28A priority Critical patent/RU2579538C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2579538C1 publication Critical patent/RU2579538C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
    • G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/22—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady torsional forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам для исследования деформационно-прочностных характеристик грунтов в условиях трехосного сжатия. Стабилометр включает рабочую камеру с прозрачными боковыми стенками, верхний и нижний штампы и нагрузочное устройство. Боковые стенки камеры образованы плоско-вогнутыми линзами двойной кривизны, а с внешней стороны рабочей камеры по центру каждой из линз размещены синхронно работающие фотокамеры. Фотокамеры фиксируют искажение разметки на поверхности оболочки. Технический результат - повышение точности определения деформационных свойств грунта. 2 ил.

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для определения деформационно-прочностных свойств грунтов в условиях трехосного сжатия.
Известен стабилометр, включающий корпус, цилиндрическую камеру в виде сильфона, эластичную оболочку для размещения образца грунта, подвижный и неподвижный штампы для его осевого нагружения (авторское свидетельство 1716376, МПК G01N 3/10, 1992 - аналог). Для измерения поперечных деформаций образца служат датчики, установленные на внутренней поверхности камеры.
Недостатком устройства является замер поперечных деформаций образца лишь в нескольких точках его поперечного сечения, что приводит к погрешностям при расчете объема образца и его поперечных деформаций в ходе нагружения, так как деформации из-за неоднородности грунта носят неравномерный характер. Кроме того, при сжатии гофр камеры, выполненной в виде сильфона, возникают поперечные деформации, что приводит к перемещению датчиков, закрепленных на ее внутренней поверхности, а значит, и к ошибкам при измерении деформаций образца.
Известен способ определения деформаций грунта в плоскости прозрачной стенки, основанный на методе параметрической фотометрии, то есть обработки фотографий для получения цифрового поля перемещений (White D.J., Take W.A., Bolton M.D. Soil deformation measurement using particle image velocimetry (PIV) and photogrammetry \\ Geotechnique, 53, No. 7, 619-631 - аналог). Данный способ нашел применение в наблюдении за деформациями оснований моделей фундаментов в плоском прозрачном лотке (Валеев Д.Н., Болдырева Е.Г. Автоматизированный стенд для испытания моделей фундаментов \\ Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, 2007, URL: http://www.npp-geotek.ru/documents/article/automated_test_stand/ (дата обращения: 11.09.2014)). Способ реализован только для плоской задачи, а именно для фиксации перемещений частиц грунта лишь на контакте с прозрачной стенкой.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство трехосного сжатия, включающее рабочую камеру с боковыми стенками в виде прозрачного цилиндра, верхний и нижний штампы с перфорированными вкладышами, нагрузочное устройство (патент РФ на полезную модель №85167, МПК E02D 1/00, 2009 - прототип). Для измерения поперечных деформаций образца используется датчик линейных перемещений, размещенный внутри рабочей камеры.
Недостатком устройства является замер деформаций только в двух точках образца.
Задача изобретения заключается в повышении надежности и достоверности получаемых результатов за счет обеспечения измерения поперечных деформаций по всему периметру и всей высоте образца.
Это достигается тем, что в стабилометре, содержащем рабочую камеру, верхние и нижние штампы с перфорированными вкладышами и нагрузочное устройство, с внешней стороны рабочей камеры размещены синхронно работающие фотокамеры, фиксирующие искажение сетки или перемещения меток, нанесенных на оболочку, покрывающую образец, а боковые стенки рабочей камеры выполнены из плоско-вогнутых линз двойной кривизны.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен вертикальный разрез стабилометра, а на фиг. 2 - его горизонтальный разрез.
Стабилометр содержит рабочую камеру, включающую основание 1, прозрачные боковые стенки 2 и крышку 3. На основании внутри камеры размещен нижний штамп 4 с перфорированным вкладышем 5. Через крышку камеры пропущен шток 6 с закрепленным на нем верхним штампом 7 с перфорированным вкладышем 8. Образец грунта размещается между верхним и нижним штампами 4 и 7 и покрывается эластичной оболочкой 9, края которой закрепляются кольцами 10 и 11 на верхнем и нижнем штампах. На эластичную оболочку нанесена разметка в виде сетки или отдельных меток. Для отвода воды из образца грунта служат дренажная трубка 12 и дренажные отверстия 13 и 14. Штуцер 15 на крышке предназначен для подачи жидкости во внутреннюю полость рабочей камеры. С внешней стороны рабочей камеры на расстоянии L от нее размещены фотокамеры 16, 17, 18 и 19.
Боковые стенки рабочей камеры для исключения искажения изображения, связанного с преломлением света, выполнены из плоско-вогнутых линз двойной кривизны. Радиус кривизны линз определяется по зависимости:
Figure 00000001
где n1 и n2 - показатели преломления материала линзы и рабочей жидкости соответственно;
L - расстояние от объектива камеры до линзы по оси симметрии;
δ1 - толщина линзы по оси симметрии;
δ2 - расстояние от линзы до образца по оси симметрии.
Стабилометр работает следующим образом.
Собрав прибор и разместив в нем образец грунта, заполняют внутреннюю полость рабочей камеры прозрачной жидкостью, например водой. С помощью насоса внутри рабочей камеры устанавливают заданное давление. После стабилизации деформаций и напряжений образца производят его нагружение с помощью нагрузочного устройства, передающего усилие через шток 6 на верхний штамп 7. При осевой нагрузке образец деформируется, и эластичная оболочка 9 начинает растягиваться. Разметка на поверхности оболочки искажается, что и фиксируется с заданной частотой синхронно работающими фотокамерами 16, 17, 18, 19. Благодаря прозрачным стенкам 2, выполненным из плоско-вогнутых линз двойной кривизны, на фотографиях отсутствует искажение, связанное с преломлением лучей при переходе из воздуха в материал линз и жидкость. По полученным изображениям сетки или меток на оболочке 9 определяют деформацию образца грунта и его объем.
Преимуществом предложенного стабилометра является измерение деформации образца по всему периметру и всей высоте в любой момент времени испытания, а значит, повышение точности определения деформационных свойств грунта - модуля деформации, модуля сдвига и коэффициента Пуассона.

Claims (1)

  1. Стабилометр, включающий рабочую камеру с прозрачными боковыми стенками, верхний и нижний штампы и нагрузочное устройство, отличающийся тем, что с внешней стороны рабочей камеры размещены синхронно работающие фотокамеры, а боковые стенки рабочей камеры выполнены из плоско-вогнутых линз двойной кривизны, радиус кривизны которых определяется по зависимости:
    Figure 00000002

    где n1 и n2 - показатели преломления материала линзы и рабочей жидкости соответственно,
    L - расстояние от объектива камеры до линзы по оси симметрии,
    δ1 - толщина линзы по оси симметрии,
    δ2 - расстояние от линзы до образца по оси симметрии.
RU2014152306/28A 2014-12-23 2014-12-23 Стабилометр RU2579538C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152306/28A RU2579538C1 (ru) 2014-12-23 2014-12-23 Стабилометр

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152306/28A RU2579538C1 (ru) 2014-12-23 2014-12-23 Стабилометр

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2579538C1 true RU2579538C1 (ru) 2016-04-10

Family

ID=55793556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014152306/28A RU2579538C1 (ru) 2014-12-23 2014-12-23 Стабилометр

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2579538C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106018741A (zh) * 2016-05-24 2016-10-12 山西省交通科学研究院 一种新型三轴土样体变测量装置及测量方法
CN111707538A (zh) * 2020-08-03 2020-09-25 中南大学 岩石真三轴应力-渗流测试装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1138691A1 (ru) * 1983-04-01 1985-02-07 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова Устройство дл определени деформаций грунта в стенках скважины
SU1158675A2 (ru) * 1983-08-10 1985-05-30 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова Способ определени деформации грунта
CN103994933A (zh) * 2014-04-23 2014-08-20 深圳市工勘岩土集团有限公司 测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置及其操作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1138691A1 (ru) * 1983-04-01 1985-02-07 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова Устройство дл определени деформаций грунта в стенках скважины
SU1158675A2 (ru) * 1983-08-10 1985-05-30 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова Способ определени деформации грунта
CN103994933A (zh) * 2014-04-23 2014-08-20 深圳市工勘岩土集团有限公司 测量土体变形及吸力的非饱和土体边坡装置及其操作方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106018741A (zh) * 2016-05-24 2016-10-12 山西省交通科学研究院 一种新型三轴土样体变测量装置及测量方法
CN111707538A (zh) * 2020-08-03 2020-09-25 中南大学 岩石真三轴应力-渗流测试装置及方法
CN111707538B (zh) * 2020-08-03 2021-05-11 中南大学 岩石真三轴应力-渗流测试装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. A photogrammetry-based method to measure total and local volume changes of unsaturated soils during triaxial testing
Li et al. A new triaxial testing system for unsaturated soil characterization
Salazar et al. Development of an internal camera–based volume determination system for triaxial testing
Mehdizadeh et al. Discussion of “Development of an Internal Camera-Based Volume Determination System for Triaxial Testing” by SE Salazar, A. Barnes and RA Coffman. The Technical Note Was Published in Geotechnical Testing Journal, Vol. 38, No. 4, 2015.[DOI: 10.1520/GTJ20140249]
Li et al. Evaluating a new method for simultaneous measurement of soil water retention and shrinkage curves
RU2579538C1 (ru) Стабилометр
Laloui et al. Advances in volume measurement in unsaturated soil triaxial tests
Cao et al. Physical modelling of pipe piles under oblique pullout loads using transparent soil and particle image velocimetry
CN117388082B (zh) 一种前拉式隧道锚室内试验模型及试验方法
Salazar et al. Verification of an internal close-range photogrammetry approach for volume determination during triaxial testing
Li et al. Modified unconfined compression testing system to characterize stress–strain behavior of unsaturated soils at low confining stresses
RU2467305C1 (ru) Прибор трехосного сжатия с измерением контактных напряжений
Zhang et al. Recent advances in volume measurements of soil specimen during triaxial testing
KR101264292B1 (ko) 공시체 영상 판독식 공진주 시험기
Sharanya et al. Review of methods for predicting soil volume change induced by shrinkage
Schwartz et al. The use of digital image correlation for non-destructive and multi-scale damage quantification
Boldyrev et al. Particle image velocimetry and numeric analysis of sand deformations under a test plate
Mousa et al. A simple two-dimensional digital image correlation model for out of plane displacement using smartphone camera
JP2017516999A (ja) 粘度測定方法
Upreti et al. Measurement of soil shrinkage curve using photogrammetry
Li Evaluate unsaturated soil behavior using constant water content triaxial tests
Moser et al. 3d digital imaging correlation: Applications to tire testing
KR20170139283A (ko) 액체저장탱크 수위계측 장치 및 방법
Hormdee et al. Application of image processing for volume measurement in multistage triaxial tests
Fayek et al. Validation of photogrammetry-based method to determine the absolute volume of unsaturated soils

Legal Events

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

Effective date: 20161224