RU2733534C1 - Bench for simulating soil deformation process with a sealant - Google Patents

Bench for simulating soil deformation process with a sealant Download PDF

Info

Publication number
RU2733534C1
RU2733534C1 RU2019139381A RU2019139381A RU2733534C1 RU 2733534 C1 RU2733534 C1 RU 2733534C1 RU 2019139381 A RU2019139381 A RU 2019139381A RU 2019139381 A RU2019139381 A RU 2019139381A RU 2733534 C1 RU2733534 C1 RU 2733534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
test material
hole
plates
sealing substance
substance
Prior art date
Application number
RU2019139381A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Георгиевич Кю
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук
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 бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2019139381A priority Critical patent/RU2733534C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2733534C1 publication Critical patent/RU2733534C1/en

Links

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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/40—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for geology

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: test technology.
SUBSTANCE: invention relates to investigation of process of solid media deformation. Stand includes two plates (1) and (2), between which test material (3) is placed. In order to inject sealing substance (5) into test material (3) in test bench there is hole (4), in which loading device is fixed. Hole is made so that its axis is parallel to surfaces of plates (1) and (2) adjoining to the tested material and equidistant from each of them. Test material (3) is laid in the form of strips perpendicular to hole (4) and has different properties in different strips. Loading device is made in form of tube (6) filled with sealing substance (5) with longitudinal slots (7) and piston (8) for displacement of sealing substance (5) from tube (6) into test material (3) through its longitudinal slots (8). One of plates (1) or (2) is transparent, and the bench is equipped with a video camera.
EFFECT: enabling modeling of the process of soil deformation with a sealant through a well, passed in a multilayer soil with different properties in different layers, possibility of simulating the process of displacement of the sealing substance from the well into the multilayer soil, including impact loads.
4 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к исследованиям процесса деформации твёрдых сред и может быть использовано для моделирования процесса деформирования уплотняемого многослойного грунта под действием уплотняющего вещества, вытесняемого из скважины, разработки уплотняющих веществ, тестирования технологий упрочнения многослойных грунтов. The technical solution relates to the study of the process of deformation of solid media and can be used to simulate the process of deformation of a compacted multilayer soil under the action of a compaction agent displaced from a well, the development of compaction substances, testing technologies for hardening multilayer soils.

Известно устройство для моделирования процесса деформирования грунта вокруг расширяющейся скважиныпо патенту РФ № 2273891, кл.G09B 23/40, E02D1/00, E31C 39/00, опубл. 10.04.2006 г. Оно включает подстилающий слой из листовой вакуумной резины в виде круга и верхний слой из испытуемого материала, расположенные на диске, и устройство для нагружения подстилающего слоя. Подстилающий слой закреплен стягивающим обручем по периферии металлического диска с центральным отверстием, который снабжен проточкой с установленным в ней фторопластовым кольцом. Устройство для нагружения подстилающего слоя состоит из цилиндрического стакана, металлической шайбы и стягивающего винта, расположенных в нижней части стакана. Подстилающий слой защемлен по центру между металлической шайбой и дном цилиндрического стакана с помощью стягивающего винта, а цилиндрический стакан установлен с возможностью перемещения по вертикали.A device for modeling the process of soil deformation around an expanding well is known according to RF patent No. 2273891, class G09B 23/40, E02D1 / 00, E31C 39/00, publ. 10.04.2006, It includes a vacuum rubber sheet underlay in the form of a circle and a top layer of the test material located on the disk, and a device for loading the underlay. The underlying layer is fixed with a tightening hoop around the periphery of a metal disk with a central hole, which is provided with a groove with a fluoroplastic ring installed in it. The sub-base loading device consists of a cylindrical nozzle, a metal washer and a tightening screw located in the lower part of the nozzle. The underlying layer is clamped in the center between the metal washer and the bottom of the cylindrical cup by means of a tightening screw, and the cylindrical cup is installed with the ability to move vertically.

Общим у аналога с предлагаемым стендом является наличие испытуемого материала и механизма его нагружения. Common to the analogue with the proposed stand is the presence of the test material and the mechanism of its loading.

В этом устройстве деформация испытуемого материала происходит в основном под действием растягивающих усилий. При этом испытуемый материал не сжимается и, следовательно, не уплотняется. Поэтому его использование для моделирования процесса деформирования грунта уплотняемым веществом малоэффективно. Кроме этого, его нельзя использовать для изучения взаимодействия грунта с вытесняющим его уплотняющим веществом.In this device, the deformation of the test material occurs mainly under the action of tensile forces. This does not compress the test material and therefore does not compact. Therefore, its use for modeling the process of soil deformation by a compacted substance is ineffective. In addition, it cannot be used to study the interaction of soil with a sealing substance displacing it.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков являетсястенд для моделирования процесса деформирования грунта вокруг расширяющейся скважины попатенту РФ № 2660313, кл.G01N 3/10,G09B 23/40, опубл. 05.07.2018 г., включающий слой из испытуемого материала,расположенный на первом диске с центральным отверстием, и нагружающее устройство. На поверхности испытуемого материала уложен второй диск. Нагружающее устройство закреплено в центральном отверстии первого диска и выполнено с возможностью нагнетания уплотняющего веществав испытуемый материал. The closest in technical essence and a set of essential features is a stand for modeling the process of soil deformation around an expanding well RF patent No. 2660313, class G01N 3/10, G09B 23/40, publ. 07/05/2018, including a layer of the material under test, located on the first disc with a central hole, and a loading device. A second disc is placed on the surface of the test material. The loading device is fixed in the central hole of the first disc and is made with the possibility of injecting a sealing substance into the material under test.

Общим у прототипа с предлагаемым стендом является наличие испытуемого материала, двух плит (два диска - две плиты круглой формы), между которыми размещён испытуемый материал, имитирующего скважину отверстия, через которое нагнетают уплотняющее вещество в испытуемый материал,нагружающего устройства, закреплённого в отверстии и выполненного с возможностью нагнетания уплотняющего веществав испытуемый материал.Common to the prototype with the proposed stand is the presence of a test material, two plates (two discs - two plates of a circular shape), between which the test material is placed, simulating a borehole, through which a sealing substance is injected into the test material, a loading device fixed in the hole and made with the possibility of injecting a sealing substance into the test material.

В этом стенде не предусмотрена возможность нагнетания уплотняющего вещества в испытуемый материал в динамическом режиме. На нём неэффективно проводить исследования уплотнения многослойного материала, свойства которого отличаются в разных слоях, так как нагнетание уплотняющего вещества возможно лишь из одного места. Поэтому его использование длямоделирования процесса деформирования в окрестности скважины, пройденной в многослойном грунте с различными свойствами в разных слоях, и процесса вытеснения из скважины в многослойный грунт уплотняющего вещества малоэффективно. This stand does not provide for the possibility of injecting a sealing substance into the test material in a dynamic mode. It is ineffective to conduct research on the compaction of a multilayer material, the properties of which differ in different layers, since the injection of a sealing substance is possible only from one place. Therefore, its use to simulate the deformation process in the vicinity of a well drilled in multilayer soil with different properties in different layers, and the process of displacing a sealing substance from the well into multilayer soil is ineffective.

Решаемая проблема заключается в повышении эффективности стенда за счёт возможности моделирования процесса деформирования грунта уплотняющим веществом через скважину, пройденную в многослойном грунте с различными свойствами в разных слоях, а также за счёт возможности моделирования процесса вытеснения уплотняющего вещества из скважины в многослойный грунт, в том числе ударными нагрузками. The problem to be solved is to increase the efficiency of the stand due to the possibility of modeling the process of soil deformation by a sealing substance through a well drilled in a multilayer soil with different properties in different layers, as well as due to the possibility of modeling the process of displacing a sealing substance from a well into a multilayer soil, including shock loads.

Проблема решается тем, что в стенде для моделирования процесса деформирования грунта уплотняющим веществом,включающем две плиты, между которыми размещён испытуемый материал, выполненное в нем отверстие, в которомзакреплено нагружающее устройство, выполненное с возможностью нагнетания уплотняющего вещества в испытуемый материал, согласно техническому решению отверстие выполнено таким образом, что его ось параллельна примыкающим к испытуемому материалу поверхностям плит и равноудалена от каждойиз них, а испытуемый материал уложен в виде перпендикулярных отверстию полос и имеет различные свойства в разных полосах, при этом нагружающее устройство выполнено в виде заполненной уплотняющим веществом трубки с продольными прорезями и поршнем для вытеснения уплотняющего вещества из трубки в испытуемый материал через её продольные прорези. The problem is solved by the fact that in the stand for modeling the process of soil deformation by a sealing substance, including two plates, between which the test material is placed, a hole made in it, in which a loading device is fixed, made with the possibility of injecting a sealing substance into the test material, according to the technical solution, the hole is made in such a way that its axis is parallel to the surfaces of the plates adjacent to the test material and equidistant from each of them, and the test material is laid in the form of strips perpendicular to the hole and has different properties in different strips, while the loading device is made in the form of a tube filled with a sealing substance with longitudinal slots and a piston for displacing the sealing substance from the tube into the test material through its longitudinal slots.

Такое техническое решение наиболее подобно моделирует протекающий в натурных условиях процесс деформирования грунта уплотняющим веществом, вытесняемым из скважины, пройденной через множество слоёв на глубину, исчисляемую десятками и даже сотнями метров, и используемую, например, для создания сваи, способной выдерживать большие нагрузки, что необходимо для возведения большегрузных мостов и высотных зданий. Выполнение отверстия таким образом, что его ось параллельна примыкающим к испытуемому материалу поверхностям плит и равноудалена от каждой из них, обеспечивает контакт отверстия по всей его длине с испытуемым материалом и, следовательно, доступ к нему не на одном (как в прототипе) а на множестве различных участках. Укладка испытуемого материала в виде перпендикулярных отверстию полос с различными свойствами в разных полосах позволяет использованием принципов подобия и создания эквивалентных материалов проводить моделирование процесса деформирования реального многослойного грунта.Выполнение нагружающего устройства в виде заполненной уплотняющим веществом трубки с продольными прорезями и поршнем для вытеснения уплотняющего вещества из трубки в испытуемый материал через её продольные прорези обеспечивает возможность моделировать процесс вытеснения уплотняющего вещества из скважины в многослойный грунт. В результате повышается эффективность стенда за счёт возможности моделирования процесса деформирования грунта уплотняющим веществом через скважину, пройденную в многослойном грунте с различными свойствами в разных слоях, и возможности моделирования процесса вытеснения уплотняющего вещества из скважины в многослойный грунт,в том числе ударными нагрузками. Such a technical solution most similarly simulates the process of soil deformation by a sealing substance displaced from a well, passed through many layers to a depth of tens and even hundreds of meters, and is used, for example, to create a pile that can withstand heavy loads, which is necessary for the construction of heavy bridges and high-rise buildings. Making a hole in such a way that its axis is parallel to the slab surfaces adjacent to the test material and equidistant from each of them, provides contact of the hole along its entire length with the test material and, therefore, access to it not on one (as in the prototype) but on a set different sites. Laying the test material in the form of strips perpendicular to the hole with different properties in different strips allows using the principles of similarity and the creation of equivalent materials to simulate the process of deformation of a real multilayer soil. into the test material through its longitudinal slots provides an opportunity to simulate the process of displacement of the sealing substance from the well into the multilayer soil. As a result, the efficiency of the stand increases due to the possibility of simulating the process of soil deformation by a sealing substance through a borehole passed in a multilayer soil with different properties in different layers, and the possibility of modeling the process of displacing a sealing substance from a well into a multilayer soil, including shock loads.

Целесообразно отверстие выполнить вертикально. Благодаря этому на поршень можно воздействовать ударными нагрузками падающим грузом, например, разгоняемой в режиме свободного падения штангой, что обеспечивает возможность варьировать параметры нагрузки на испытуемый материал в больших пределах известными и наиболее простыми средствами, благодаря чему повышается эффективность стенда за счёт снижения стоимости и трудоёмкости его изготовления. It is advisable to make the hole vertically. Due to this, the piston can be subjected to shock loads by a falling weight, for example, by a boom accelerated in free fall mode, which makes it possible to vary the parameters of the load on the test material within wide limits by known and simplest means, which increases the efficiency of the stand by reducing its cost and labor intensity. manufacturing.

Целесообразнозону размещения испытуемого материала ограничить упругими пластинами, которые сориентировать параллельно отверстию и натянуть с заданным усилием. Это позволяет имитировать сопротивление грунта его деформации от внедрения в него уплотняющего вещества сопротивлением указанных пластин их распиранию испытуемым материалом, что позволяет уменьшать размеры зоны размещения испытуемого материала и, следовательно, размеры стенда и, тем самым, повысить эффективность стенда за счёт снижения его стоимости. It is advisable to restrict the area of placement of the test material with elastic plates, which are oriented parallel to the hole and tensioned with a given force. This makes it possible to simulate the resistance of the soil to its deformation from the introduction of a sealing substance into it by the resistance of these plates to their expansion by the test material, which makes it possible to reduce the size of the area for placing the test material and, consequently, the dimensions of the stand and, thereby, increase the efficiency of the stand by reducing its cost.

Целесообразно, по меньшей мере, одну плиту выполнить прозрачной, а стенд снабдить видеокамерой. Это позволяет проводить съёмку кинематики подвижных частей стенда и процесса деформирования испытуемого материала с последующим детальным их анализом, что повышает эффективность стенда за счёт получения относительно большого объёма информации известными и простыми способами. It is advisable to make at least one plate transparent, and equip the stand with a video camera. This makes it possible to survey the kinematics of the moving parts of the stand and the deformation process of the test material with their subsequent detailed analysis, which increases the efficiency of the stand due to the acquisition of a relatively large amount of information by known and simple methods.

Сущность технического решения поясняется примером стенда для моделирования процесса деформирования грунта уплотняющим веществом и чертежами фиг. 1, 2.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a stand for modeling the process of soil deformation by a sealing substance and drawings of FIG. 12.

На фиг. 1 показана схема стенда для моделирования процесса деформирования грунта уплотняющим веществом, продольный разрез; на фиг. 2 – разрез А - А на фиг. 1. FIG. 1 shows a diagram of a stand for modeling the process of soil deformation by a sealing substance, longitudinal section; in fig. 2 - section A - A in Fig. 1.

Стенд (фиг. 1 и 2) включает две плиты 1 и 2, между которыми размещён испытуемый материал 3 (далее – материал 3), выполненное в нем отверстие 4, в которомзакреплено нагружающее устройство с возможностью нагнетания уплотняющего вещества 5 (далее - вещество 5) в материал 3. Отверстие 4 выполнено таким образом, что его ось параллельна примыкающим к материалу 3 поверхностям плит 1 и 2 и равноудалена от каждой из них.Материал 3 уложен в виде перпендикулярных отверстию 4 полос и имеет различные свойства в разных полосах.Нагружающее устройство выполнено в виде заполненной веществом 5 трубки 6 с продольными прорезями 7 (далее – прорези 7) и поршнем 8 для вытеснения вещества 5 из трубки 6 в материал 3 через её прорези 7. Плиты 1 и 2 стянуты болтами 9 с гайками 10. Отверстие 4 целесообразно выполнить вертикально.Зонаразмещения материала 3 может быть ограничена упругими пластинами 11 (далее пластины 11), которые ориентированы параллельно отверстию 4 и натянуты с заданным усилием. Трубка 6 жёстко скреплена с плитами 1 и 2 гайками 12, связанными с трубкой 6 резьбой 13. Целесообразно, по меньшей мере, одну плиту 1 или 2 выполнить прозрачной, а стенд снабдить видеокамерой (на фиг. 1 и 2 не показана). В трубку 6 введена штанга 14 с возможностью разгона её в режиме свободного падения и соударения с поршнем 8. Между пластинами 11 и материалом 3 размещены манжеты 15, которые исключают продавливание материала 3 через возможные зазоры между плитами 1, 2 и пластинами 11. Стенд может содержать механизм натяжения пластин 11, который состоит из втулки 16, на один конец которой надет стакан 17 с кольцевым выступом 18 (далее – выступ18), а на другой её конец навинчена гайка 19. При этом на втулку 16 надета пружина 20, которая с одной стороны упирается в выступ 18 стакана 17, а с другой – через шайбу 21 в гайку 19. На одном конце каждой из пластин 11 установлены заклёпки 22, а другой конец каждой из них скреплён со стаканом 17 болтом 23. Для удобства сборки стенда перпендикулярно отверстию 4 с обоих торцов плит 1 и 2 установлены пластины 24 с отверстиями (на фиг. 1 и 2 не обозначены) под трубку 6, пластины 11 и втулки 16. Для возможности извлечения поршня 8 из трубки 6 без разбора всего стенда на конце трубки 6, свободном от штанги 14, установлена съёмная заглушка в виде стакана 25, скреплённого с трубкой 6 резьбовым соединением 26. The stand (Figs. 1 and 2) includes two plates 1 and 2, between which the tested material 3 (hereinafter referred to as material 3) is placed, a hole 4 made in it, in which a loading device is fixed with the possibility of pumping a sealing substance 5 (hereinafter referred to as substance 5) into material 3. Hole 4 is made in such a way that its axis is parallel to the surfaces of plates 1 and 2 adjacent to material 3 and equidistant from each of them. Material 3 is laid in the form of 4 strips perpendicular to the hole and has different properties in different strips. The loading device is made in the form of a tube 6 filled with substance 5 with longitudinal slots 7 (hereinafter referred to as slots 7) and a piston 8 for displacing the substance 5 from tube 6 into material 3 through its slots 7. Plates 1 and 2 are tightened by bolts 9 with nuts 10. It is advisable to make hole 4 The distribution area of the material 3 can be limited by elastic plates 11 (hereinafter plates 11), which are oriented parallel to the hole 4 and tensioned with a given force. The tube 6 is rigidly fastened to the plates 1 and 2 with nuts 12 connected to the tube 6 by the thread 13. It is advisable to make at least one plate 1 or 2 transparent, and equip the stand with a video camera (not shown in Figs. 1 and 2). A rod 14 is introduced into the tube 6 with the possibility of its acceleration in the free fall mode and collisions with the piston 8. Between the plates 11 and the material 3, cuffs 15 are placed, which exclude the pushing of the material 3 through possible gaps between the plates 1, 2 and the plates 11. The stand may contain the plate tension mechanism 11, which consists of a sleeve 16, on one end of which a glass 17 with an annular protrusion 18 (hereinafter - protrusion 18) is put on, and on the other end of it a nut 19 is screwed. In this case, a spring 20 is put on the sleeve 16, which on one side rests against the ledge 18 of the glass 17, and on the other - through the washer 21 into the nut 19. At one end of each of the plates 11 there are rivets 22, and the other end of each of them is fastened to the glass 17 with a bolt 23. For the convenience of assembling the stand, perpendicular to the hole 4 s both ends of plates 1 and 2 are installed plates 24 with holes (not indicated in Figs. 1 and 2) for tube 6, plates 11 and bushings 16. To be able to remove the piston 8 from the tube 6 without disassembling the entire stand and at the end of the tube 6, free from the rod 14, there is a removable plug in the form of a glass 25, fastened to the tube 6 by a threaded connection 26.

Работа стенда осуществляется следующим образом. The work of the stand is carried out as follows.

Одну из плит (например, плиту 2) устанавливают в горизонтальное положение и к её торцам, перпендикулярным отверстию 4, приставляют пластины 24, с помощью которых на поверхность указанной плиты 2 укладывают (см. фиг. 2) трубку 6, заполненную веществом 5, пластины 11 и манжеты 15. Затем в зоне, ограниченной трубкой 6, манжетами 15 и пластинами 24, укладывают материал 3 полосами, перпендикулярными отверстию 4, и толщиной (см. фиг. 2), обусловленной размерами манжет 15 (их шириной). Свойства материала 3 в каждой полосе подбирают (предварительно) таким образом, чтобы они были эквивалентными соответствующему слою моделируемого грунта. Далее на поверхность материала 3 укладывают другую плиту (в данном случае плиту 1). В результате между плитами 1 и 2 оказываются материал 3, трубка 6 с веществом 5, пластины 11 и манжеты 15. Отметим, что прорези 7 трубки 6 ориентируют с возможностью вытеснения через них вещества 5 из трубки 6 в материал 3. После этого плиты 1 и 2 стягивают болтами 9 с гайками 10. Трубку 6 скрепляют с плитами 1 и 2 гайками 12 через пластины 24. Величиной сжатия пружины 20 гайками 19 задают требуемое усилие натяжения пластин 11. Стакан 25 можно установить предварительно. Затем стенд устанавливают в положение, при котором отверстие 4 оказывается вертикальным. В трубку 6 вводят поршень 8, после чего вставляют штангу 14, которую разгоняют в режиме свободного падения. Под действием ударов падающей штанги 14 поршень 8 перемещается вниз вдоль трубки 6 и вытесняет из неё вещество 5 в материал 3 через её прорези 7. В результате расширяется зона, занятая веществом 5, а материал 3 деформируется, т.е. моделируется процесс деформирования грунта уплотняющим веществом, вытесняемым из скважины. Кинематику подвижных частей стенда и процесс взаимодействия вещества 5 и материала 3 снимают видеокамерой и далее детально анализируют с целью выявления ранее неизвестных закономерностей. One of the plates (for example, plate 2) is set in a horizontal position and plates 24 are attached to its ends perpendicular to the hole 4, with the help of which a tube 6 filled with substance 5 is placed on the surface of the said plate 2 (see Fig. 2), plates 11 and cuffs 15. Then, in the area bounded by tube 6, cuffs 15 and plates 24, material 3 is laid in stripes perpendicular to hole 4 and thickness (see Fig. 2) due to the size of the cuffs 15 (their width). The properties of material 3 in each strip are selected (preliminary) in such a way that they are equivalent to the corresponding layer of the simulated soil. Next, another plate is laid on the surface of material 3 (in this case, plate 1). As a result, between the plates 1 and 2 there are material 3, tube 6 with substance 5, plates 11 and cuffs 15. Note that the slots 7 of the tube 6 are oriented with the possibility of displacing the substance 5 through them from tube 6 into material 3. After that, plates 1 and 2 are tightened with bolts 9 with nuts 10. The tube 6 is fastened with plates 1 and 2 with nuts 12 through plates 24. The amount of compression of the spring 20 by the nuts 19 sets the required tension force of the plates 11. The glass 25 can be pre-installed. Then the stand is installed in a position in which the hole 4 is vertical. Piston 8 is introduced into tube 6, after which a rod 14 is inserted, which is accelerated in free fall mode. Under the impact of the impacts of the falling rod 14, the piston 8 moves downward along the tube 6 and displaces substance 5 from it into material 3 through its slots 7. As a result, the zone occupied by the substance 5 expands, and the material 3 is deformed, i.e. the process of soil deformation is simulated by a sealing substance displaced from the well. The kinematics of the moving parts of the stand and the process of interaction of substance 5 and material 3 are filmed with a video camera and then analyzed in detail in order to identify previously unknown patterns.

Важной особенностью стенда является возможность многократного заполнения трубки 6 до различного уровня веществом 5, а также возможность в разных режимах вытеснять вещество 5 в материал 3 соответствующим воздействием на поршень 8. Отметим, что поршень 8 предполагается извлекать из трубки 6 после каждого раза вытеснения из неё вещества 5, для чего с неё свинчивают стакан 25. Благодаря указанной особенности стенда становится возможным моделирование селективного уплотнения различных прилегающих к скважине участков, что способствует нахождению оптимальных решений, позволяющих возводить фундаменты, обеспечивающие требуемые нагрузки, с наименьшей стоимостью. An important feature of the stand is the possibility of multiple filling of tube 6 to different levels with substance 5, as well as the ability in different modes to displace substance 5 into material 3 by a corresponding action on piston 8. Note that piston 8 is supposed to be removed from tube 6 after each time the substance is displaced from it 5, for which a nozzle 25 is screwed off from it. Thanks to this feature of the stand, it becomes possible to simulate the selective compaction of various areas adjacent to the well, which contributes to finding optimal solutions that allow erecting foundations that provide the required loads at the lowest cost.

Claims (4)

1. Стенд для моделирования процесса деформирования грунта уплотняющим веществом, включающий две плиты, между которыми размещён испытуемый материал, выполненное в нем отверстие, в котором закреплено нагружающее устройство, выполненное с возможностью нагнетания уплотняющего вещества в испытуемый материал, отличающийся тем, что отверстие выполнено таким образом, что его ось параллельна примыкающим к испытуемому материалу поверхностям плит и равноудалена от каждой из них, а испытуемый материал уложен в виде перпендикулярных отверстию полос и имеет различные свойства в разных полосах, при этом нагружающее устройство выполнено в виде заполненной уплотняющим веществом трубки с продольными прорезями и поршнем для вытеснения уплотняющего вещества из трубки в испытуемый материал через её продольные прорези. 1. Stand for modeling the process of soil deformation by a sealing substance, including two plates, between which the test material is placed, a hole made in it, in which a loading device is fixed, made with the possibility of injecting a sealing substance into the test material, characterized in that the hole is made in such a way that its axis is parallel to the slab surfaces adjacent to the test material and equidistant from each of them, and the test material is laid in the form of strips perpendicular to the hole and has different properties in different strips, while the loading device is made in the form of a tube filled with a sealing substance with longitudinal slots and a piston for displacing the sealing substance from the tube into the test material through its longitudinal slots. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что отверстие выполнено вертикально.2. The stand according to claim 1, characterized in that the hole is made vertically. 3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что зона размещения испытуемого материала ограничена упругими пластинами, которые ориентированы параллельно отверстию и натянуты с заданным усилием.3. The stand according to claim 1, characterized in that the area for placing the test material is limited by elastic plates, which are oriented parallel to the hole and tensioned with a predetermined force. 4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна плита выполнена прозрачной, а стенд снабжён видеокамерой. 4. The stand according to claim 1, characterized in that at least one plate is made transparent, and the stand is equipped with a video camera.
RU2019139381A 2019-12-04 2019-12-04 Bench for simulating soil deformation process with a sealant RU2733534C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139381A RU2733534C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Bench for simulating soil deformation process with a sealant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139381A RU2733534C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Bench for simulating soil deformation process with a sealant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733534C1 true RU2733534C1 (en) 2020-10-05

Family

ID=72926720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139381A RU2733534C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Bench for simulating soil deformation process with a sealant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733534C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4573342A (en) * 1984-09-14 1986-03-04 Marathon Oil Company Apparatus and method for the automatic porosity and permeability testing of multiple core samples
CN104089826B (en) * 2014-07-29 2016-08-24 中铁第一勘察设计院集团有限公司 The test device of soil body compression modulus and intensity and method of testing thereof in deep hole
WO2016196734A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 Ramesh Chandra Gupta Test device for determining three-dimensional consolidation properties of soils
RU2660313C2 (en) * 2016-11-08 2018-07-05 Николай Георгиевич Кю Test bench for simulation of the soil deformation process around the expanding well

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4573342A (en) * 1984-09-14 1986-03-04 Marathon Oil Company Apparatus and method for the automatic porosity and permeability testing of multiple core samples
CN104089826B (en) * 2014-07-29 2016-08-24 中铁第一勘察设计院集团有限公司 The test device of soil body compression modulus and intensity and method of testing thereof in deep hole
WO2016196734A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 Ramesh Chandra Gupta Test device for determining three-dimensional consolidation properties of soils
RU2660313C2 (en) * 2016-11-08 2018-07-05 Николай Георгиевич Кю Test bench for simulation of the soil deformation process around the expanding well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10991271B2 (en) Coal measures fault formation simulation experiment device and normal and reverse fault simulation experiment method
Anastasopoulos et al. Simplified constitutive model for simulation of cyclic response of shallow foundations: validation against laboratory tests
WO2019232983A1 (en) Pile-soil contact surface shear mechanical property testing equipment
CN102607958B (en) Three-direction independent load test method and device for semi-rigid base material of pavement
Massimino et al. Some aspects of DSSI in the dynamic response of fully-coupled soil-structure systems
CN103471796A (en) Tunnel cast-in-place concrete lining anti-seismic property testing method
KR102218450B1 (en) Apparatus and Method for Shear Test Using Model Chamber to Analysis of Anchor Behavior on Slopes
Qian et al. Comparative evaluation of different aperture geogrids for ballast reinforcement through triaxial testing and discrete element modeling
Yi et al. Cyclic loading test for circular reinforced concrete columns subjected to near-fault ground motion
CN115615821A (en) Underground diaphragm wall model test device and test method
RU2733534C1 (en) Bench for simulating soil deformation process with a sealant
Silvestri et al. Shaking table testing of groin vaults made by 3D printers
Esmaeilpour et al. An overview of the model container types in physical modeling of geotechnical problems
KR102232266B1 (en) Apparatus, Specimen, and Method for 2D Model Test of Pile
CN108593463A (en) A kind of pile-soil interface shearing mechanics characteristic test device
Gravel et al. In situ shear testing of simulated dam concrete-rock interfaces
RU2713019C1 (en) Mobile unit for static testing of dies and piles
US9328472B2 (en) System and method for determining optimal design conditions for structures incorporating geosynthetically confined soils
RU2660313C2 (en) Test bench for simulation of the soil deformation process around the expanding well
Abate et al. Finite element modeling of a shaking table test to evaluate the dynamic behaviour of a soil‐foundation system
CN110082213B (en) Performance test method and device for simulating unsaturated road base of airport under dynamic and static loads
Maggiore et al. Fatigue resistance: Is it possible having a unique response?
Honnette Measuring liquefied residual strength using full-scale shake table cyclic simple shear tests
Shanbehbazari et al. Shaking table test and numerical investigation of seismic response of pile-supported wharves with batter piles
Gregori et al. Collapse analysis of Santo Stefano tower using applied element method