RU2657550C1 - Pressure cell for measuring voltages in soils - Google Patents
Pressure cell for measuring voltages in soils Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657550C1 RU2657550C1 RU2017127438A RU2017127438A RU2657550C1 RU 2657550 C1 RU2657550 C1 RU 2657550C1 RU 2017127438 A RU2017127438 A RU 2017127438A RU 2017127438 A RU2017127438 A RU 2017127438A RU 2657550 C1 RU2657550 C1 RU 2657550C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cover
- working
- protective
- elastic
- protective cover
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005422 blasting Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения напряжения в грунтах при динамических нагрузках, в частности при уплотнении грунта, взрывных работах, землетрясении, и может быть использовано в строительстве, горном деле, экспериментальных исследованиях.The invention relates to measuring equipment, is intended for measuring stress in soils under dynamic loads, in particular during soil compaction, blasting, earthquakes, and can be used in construction, mining, experimental research.
Известно устройство «Месдоза для измерения напряжений в грунте» [Патент RU 2031197], состоящее из корпуса, передающего элемента, крышки, двух упругих мембран с тензорезисторами, жестко закрепленных по концам в корпусе и посередине к передающему элементу при помощи кольца. В передающем элементе и мембране имеются сквозные отверстия для натяжного винта, упругих прокладок.A device is known "Mesdoza for measuring stress in the ground" [Patent RU 2031197], consisting of a housing, a transmitting element, a cover, two elastic membranes with strain gauges, rigidly fixed at the ends in the housing and in the middle to the transmitting element using a ring. The transmission element and the membrane have through holes for the tensioning screw, elastic gaskets.
Недостатками этого устройства являются невозможность измерения напряжений в грунте при быстрых динамических нагрузках, что обусловлено наличием в конструкции массивного передающего элемента и других деталей, а также большая погрешность измерений, обусловленная ее конструкцией:The disadvantages of this device are the inability to measure stresses in the ground under fast dynamic loads, due to the presence of a massive transmitting element and other parts in the design, as well as a large measurement error due to its design:
а) большой относительной высотой, так как известно [Энциклопедия современной техники. Строительство. М., 1964. Изд-во «Советская энциклопедия» (раздел: Давление в грунтах. Измерение); http://bibliotekar.ru/spravochnik-181-enciklopedia-tehniki/281.htm], что величина относительной погрешности для жестких месдоз прямо пропорциональна отношению их высоты к диаметру;a) high relative height, as it is known [Encyclopedia of modern technology. Construction. M., 1964. Publishing house "Soviet Encyclopedia" (section: Pressure in the soil. Measurement); http://bibliotekar.ru/spravochnik-181-enciklopedia-tehniki/281.htm], that the value of the relative error for rigid mass doses is directly proportional to the ratio of their height to diameter;
б) влиянием переменного модуля деформации грунта.b) the influence of a variable modulus of soil deformation.
Известно устройство «Месдоза» [http://studopedia.su/16_56502_mesdoza.html], принятое за прототип, состоящее из металлического корпуса, нижней (рабочей) и верхней (защитной) крышек, прокладок. Корпус и рабочая крышка выполнены в виде прямых толстостенных круговых цилиндрических стаканов, а их дно в виде упругих мембран. На мембрану корпуса с внутренней стороны стакана наклеены тензодатчики, а сверху корпус закрыт плоской защитной крышкой с круговой прокладкой, образуя воздушное пространство. Между корпусом и расположенной снизу рабочей крышкой установлена кольцевая прокладка. Пространство между рабочей крышкой и корпусом заполнено гидравлической жидкостью.The device "Mesdoza" [http://studopedia.su/16_56502_mesdoza.html], adopted for the prototype, consisting of a metal housing, lower (working) and upper (protective) covers, gaskets. The case and the working cover are made in the form of straight thick-walled circular cylindrical glasses, and their bottom in the form of elastic membranes. Strain gages are glued to the housing membrane from the inside of the cup, and the top is closed by a flat protective cover with a circular gasket, forming an air space. An annular gasket is installed between the housing and the working cover located below. The space between the working cover and the housing is filled with hydraulic fluid.
Недостатком этого устройства является ненадежность его работы при ударных нагрузках, например при уплотнении грунта, во время забивки сваи или взрывных работах. Это обусловлено тем, что наклеенные на мембрану тензодатчики при ударной нагрузке отслаиваются.The disadvantage of this device is the unreliability of its operation under shock loads, for example during compaction of the soil, during pile driving or blasting. This is due to the fact that the strain gauges glued to the membrane peel off during impact loading.
Изобретение направлено на измерение напряжения в грунтах при динамических нагрузках, при этом достигается технический результат, заключающийся в повышении надежности и достоверности измерений таких напряжений.The invention is directed to measuring stress in soils under dynamic loads, while achieving a technical result, which consists in increasing the reliability and reliability of measurements of such stresses.
Технический результат достигается месдозой для измерения напряжения в грунтах, состоящей из корпуса, защитной крышки, расположенной сверху корпуса, воздушного пространства, гидравлической жидкости, рабочей крышки, кольцевой прокладки, при этом рабочая крышка выполнена в виде прямого толстостенного кругового цилиндрического стакана, дно которого выполнено в виде упругой мембраны, а корпус выполнен кольцевым из электроизоляционного материала, защитная крышка выполнена в виде прямого толстостенного кругового цилиндрического стакана, дно которого выполнено в виде жесткой мембраны, защитная крышка расположена сверху кольцевого корпуса, а рабочая крышка расположена снизу кольцевого корпуса, а кольцевая прокладка установлена между рабочей крышкой, низом кольцевого корпуса и защитной крышкой, защитная и рабочая крышки соединены между собой, во внутренней стенке кольцевого корпуса жестко защемлены по контуру две круглые упругие металлические мембраны, расположенные параллельно друг другу, на внутренние поверхности которых от контуров защемления в кольцевом корпусе к их центрам нанесены на величину половины их радиуса кольцевые эластичные электроизоляционные защитные покрытия, пространство между упругими металлическими мембранами, выполняющими роль электродов, заполнено жидким электролитом, а гидравлическая жидкость заполняет пространство между рабочей крышкой, нижней упругой металлической мембраной и кольцевым корпусом.The technical result is achieved by a pressure gauge for measuring stress in soils, consisting of a housing, a protective cover located on top of the housing, air space, hydraulic fluid, a working cover, an annular gasket, while the working cover is made in the form of a straight thick-walled circular cylindrical cup, the bottom of which is made in the form of an elastic membrane, and the casing is made circular from an insulating material, the protective cover is made in the form of a straight thick-walled circular cylindrical glass, but which is made in the form of a rigid membrane, the protective cover is located on top of the annular case, and the working cover is located below the annular case, and the ring gasket is installed between the working cover, the bottom of the annular case and the protective cover, the protective and working covers are interconnected, in the inner wall of the annular the casing is rigidly clamped along the contour of two round elastic metal membranes located parallel to each other, on the inner surfaces of which are from the pinching contours in the ring casing to and At the centers, half the radius is provided with ring elastic electrical insulating protective coatings, the space between the elastic metal membranes acting as electrodes is filled with liquid electrolyte, and the hydraulic fluid fills the space between the working cover, the lower elastic metal membrane and the ring body.
На фиг. 1 показан общий вид устройства месдозы.In FIG. 1 shows a general view of a mesdoze device.
На фиг. 2 приведена эпюра деформации круглой защемленной по контуру мембраны под распределенной нагрузкой.In FIG. Figure 2 shows the diagram of the deformation of a circular membrane clamped along the contour under a distributed load.
Месдоза для измерения напряжения в грунтах состоит из кольцевого корпуса 1, выполненного из электроизоляционного материала, рабочей 2 и защитной 3 крышек, выполненных в виде прямых толстостенных круговых цилиндрических стаканов. Защитная крышка 3 расположена сверху кольцевого корпуса 1, а рабочая крышка 2 расположена снизу кольцевого корпуса 1, причем дно рабочей крышки 2 выполнено в виде упругой мембраны (на фиг. не показана), а дно защитной крышки 3 выполнено в виде жесткой мембраны (на фиг. не показана). Во внутренней стенке кольцевого корпуса 1 жестко защемлены по контуру две круглые упругие металлические мембраны 4, 5, расположенные параллельно друг другу. На внутренние поверхности упругих металлических мембран 4, 5 от контура защемления в кольцевом корпусе 1 к их центрам нанесены на величину половины их радиуса кольцевые эластичные электроизоляционные защитные покрытия 6. Пространство между упругими металлическими мембранами 4 и 5, выполняющими роль электродов, заполнено жидким электролитом 7, образуя «электрохимическую ячейку». Между рабочей крышкой 2, низом кольцевого корпуса 1 и защитной крышкой 3 установлена кольцевая прокладка 8. Гидравлическая жидкость 9 заполняет пространство между рабочей крышкой 2, нижней упругой металлической мембраной 5 и кольцевым корпусом 1. Узел устройства, стягивающего крышки 2 и 3, например, с помощью болтового или резьбового соединения (на фиг. не показан). Токосъемный узел может быть закреплен на крышке 3 (на фиг. не показан).Mesdoza for measuring stress in the soil consists of an
Месдоза работает следующим образом. При возникновении динамических напряжений в грунтах они воспринимаются упругой мембраной рабочей крышки 2, при этом гидравлическая жидкость 9 деформирует упругую металлическую мембрану 4, а жидкий электролит 7 деформирует упругую металлическую мембрану 5 электрохимической ячейки.Mesdoza works as follows. When dynamic stresses occur in the soil, they are perceived by the elastic membrane of the working
Известно [А.Я. Гохштейн. Поверхностное натяжение твердых тел и адсорбция. Под ред. А.Н.Фрумкина. М., Наука, 1976, с. 33], что если при деформации электрода, находящегося в контакте с электролитом, изменяется его площадь, то возникает «эффект упругого заряжения». При этом если заряд электрода поддерживается постоянным, например, путем введения демпфирующего сопротивления в цепь электрода, то меняется потенциал самого электрода относительно раствора. Сопротивление выбирается настолько большим, чтобы межфазный слой не успевал разрядиться за период динамической деформации (постоянная времени разряда равна произведению емкости электрода на указанное сопротивление), что повышает надежность и достоверность измерений.It is known [A.Ya. Hohstein. Surface tension of solids and adsorption. Ed. A.N. Frumkina. M., Science, 1976, p. 33], that if the deformation of the electrode in contact with the electrolyte changes its area, then the "effect of elastic charging" occurs. Moreover, if the electrode charge is kept constant, for example, by introducing damping resistance into the electrode circuit, then the potential of the electrode relative to the solution changes. The resistance is chosen so large that the interfacial layer does not have time to discharge during the period of dynamic deformation (the discharge time constant is equal to the product of the electrode capacitance by the specified resistance), which increases the reliability and reliability of the measurements.
В случае круглых защемленных по контуру упругих мембран при их деформации эпюра растяжения-сжатия представлена на фиг. 2, из которой видно, что в разных частях мембраны происходит растяжение-сжатие от деформации, близкое по величине, но противоположное по знаку и не приводящее к изменению величины исходной площади.In the case of round elastic membranes clamped along the contour during their deformation, the tension-compression diagram is shown in FIG. 2, from which it can be seen that in different parts of the membrane, tension-compression from deformation occurs, close in magnitude, but opposite in sign and not leading to a change in the magnitude of the initial area.
При контакте упругих металлических мембран 4 и 5 с жидким электролитом 7 изменение их потенциалов при их деформации не произойдет, поэтому в месдозе (предлагаемом устройстве) применены кольцевые эластичные электроизоляционные защитные покрытия 6, защищающие часть упругих металлических мембран 4 и 5 от соприкосновения с жидким электролитом 7, а кольцевой корпус 1 выполнен из электроизоляционного материала. Это позволяет выделить центральную часть упругих металлических мембран 4 и 5, одна из которых будет испытывать растяжение, а другая - сжатие, что и приведет к появлению электрического сигнала между деформируемыми упругими металлическими мембранами 4 и 5 (электродами электрохимической ячейки), т.е. происходит прямое преобразование деформации упругих металлических мембран 4 и 5 в электрический сигнал. Установленная между рабочей крышкой 2, низом кольцевого корпуса 1 и защитной крышкой 3 кольцевая прокладка 8 изолирует их друг от друга и одновременно служит для герметизации пространства между кольцевым корпусом 1 и рабочей крышкой 2, а также герметизирует стык между рабочей 2 и защитной 3 крышками.When
Для уменьшения погрешности необходимо стремиться к применению месдоз с минимально возможной относительной высотой, а также применять месдозы, модуль деформации которых в 5-10 раз больше модуля деформации грунта. Жесткость месдозы повышают с помощью гидравлической жидкости 9, а дно стакана защитной крышки 3 выполняют в виде жесткой мембраны (на фиг. не показана).To reduce the error, it is necessary to strive for the use of mesdozes with the lowest possible relative height, as well as to use mesdozes, the deformation modulus of which is 5-10 times greater than the soil deformation modulus. The stiffness of the pulp dose is increased with the help of
Таким образом, решается проблема измерения напряжения в грунтах при динамических нагрузках, при этом технический результат, заключающийся в повышении надежности и достоверности измерения напряжения в грунтах, обеспечивается за счет прямого преобразования напряжений, возникающих в грунте, и последующих деформаций упругих металлических мембран электрохимической ячейки в электрический сигнал.Thus, the problem of measuring stress in soils under dynamic loads is solved, while the technical result, which is to increase the reliability and reliability of measuring stress in soils, is ensured by direct conversion of stresses occurring in the soil and subsequent deformations of the elastic metal membranes of the electrochemical cell into electrical signal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127438A RU2657550C1 (en) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Pressure cell for measuring voltages in soils |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127438A RU2657550C1 (en) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Pressure cell for measuring voltages in soils |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657550C1 true RU2657550C1 (en) | 2018-06-14 |
Family
ID=62619978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017127438A RU2657550C1 (en) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Pressure cell for measuring voltages in soils |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657550C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110016904A (en) * | 2019-05-29 | 2019-07-16 | 成都理工大学 | A kind of fixed device of protection for Rock And Soil pressure test pressure cell |
CN113481956A (en) * | 2021-07-19 | 2021-10-08 | 安徽省建筑科学研究设计院 | Deep positioning and embedding auxiliary device for soil pressure cell |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU82401A1 (en) * | 1949-01-26 | 1949-11-30 | М.В. Малышев | Mass doze for measuring tangential stresses in soils |
SU575516A1 (en) * | 1976-05-14 | 1977-10-05 | Днепропетровский Филиал Научно-Исследовательского Института Строительного Производства Госстроя Украинской Сср | Load cell for measuring pressure of loose media |
SU585440A1 (en) * | 1976-01-14 | 1977-12-25 | Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Device for measuring stresses in the soil |
SU777140A1 (en) * | 1978-06-09 | 1980-11-07 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт | Device for measuring stresses in soil |
RU2031197C1 (en) * | 1991-03-11 | 1995-03-20 | Новочеркасский Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Load-cell strain gage for measuring ground stresses |
-
2017
- 2017-07-31 RU RU2017127438A patent/RU2657550C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU82401A1 (en) * | 1949-01-26 | 1949-11-30 | М.В. Малышев | Mass doze for measuring tangential stresses in soils |
SU585440A1 (en) * | 1976-01-14 | 1977-12-25 | Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Device for measuring stresses in the soil |
SU575516A1 (en) * | 1976-05-14 | 1977-10-05 | Днепропетровский Филиал Научно-Исследовательского Института Строительного Производства Госстроя Украинской Сср | Load cell for measuring pressure of loose media |
SU777140A1 (en) * | 1978-06-09 | 1980-11-07 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт | Device for measuring stresses in soil |
RU2031197C1 (en) * | 1991-03-11 | 1995-03-20 | Новочеркасский Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Load-cell strain gage for measuring ground stresses |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110016904A (en) * | 2019-05-29 | 2019-07-16 | 成都理工大学 | A kind of fixed device of protection for Rock And Soil pressure test pressure cell |
CN110016904B (en) * | 2019-05-29 | 2023-11-28 | 成都理工大学 | Protection fixing device for rock-soil body pressure test pressure box |
CN113481956A (en) * | 2021-07-19 | 2021-10-08 | 安徽省建筑科学研究设计院 | Deep positioning and embedding auxiliary device for soil pressure cell |
CN113481956B (en) * | 2021-07-19 | 2022-06-03 | 安徽省建筑科学研究设计院 | Deep positioning and embedding auxiliary device for soil pressure cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2657550C1 (en) | Pressure cell for measuring voltages in soils | |
CN103592062B (en) | A kind of axial pretightening force snesor | |
CN103674353B (en) | Concrete stress sensor by piezoelectric properties of PVDF (polyvinylidene fluoride) film | |
US10001574B2 (en) | Hermetically sealed hydrophones with very low acceleration sensitivity | |
US20200181864A1 (en) | Effective stress cell for direct measurement of effective stress in saturated soil | |
CN105821760A (en) | Force-monitoring support structure | |
CN101201275A (en) | Sensor for measuring force as well as method for measuring pre-stress anchor wire and bridge support stress | |
CN101762720A (en) | Piezoelectric type acceleration sensor | |
US3195353A (en) | Diaphragm type fluid pressure transducer | |
US2782394A (en) | Electrokinetic-transducing devices | |
RU2808101C1 (en) | Mechanical sensor | |
RU2386115C1 (en) | Excess pressure sensor | |
EP3168652A2 (en) | Hermetically sealed hydrophones with very low acceleration sensitivity | |
RU2725203C1 (en) | Mechanical quantity sensor | |
CN203672525U (en) | Concrete stress sensor using piezoelectric characteristic of PVDF film | |
US5361642A (en) | Column-based stress gauge | |
RU2796268C2 (en) | Mechanical sensor | |
US3533293A (en) | Differential pressure transducer | |
CN202903290U (en) | Column-type weighing sensor | |
CN108562392A (en) | A kind of encapsulating structure of capacitive pressure transducer | |
RU2786382C1 (en) | Pressure transducer | |
CN203216576U (en) | Column type weighing sensor | |
CN112629732B (en) | Embedded cable force sensor | |
RU2277057C2 (en) | Device for measuring angles of list and trim of watercraft in swell | |
RU82325U1 (en) | OVER PRESSURE SENSOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190801 |