RU2801164C1 - Method for measuring the bearing capacity of bulk soils - Google Patents

Method for measuring the bearing capacity of bulk soils Download PDF

Info

Publication number
RU2801164C1
RU2801164C1 RU2023100126A RU2023100126A RU2801164C1 RU 2801164 C1 RU2801164 C1 RU 2801164C1 RU 2023100126 A RU2023100126 A RU 2023100126A RU 2023100126 A RU2023100126 A RU 2023100126A RU 2801164 C1 RU2801164 C1 RU 2801164C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
indenter
under study
elastic
material under
elastic element
Prior art date
Application number
RU2023100126A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Выплавень
Артём Антонович Попков
Дарья Ивановна Школина
Сергей Алексеевич Бехер
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск
Application granted granted Critical
Publication of RU2801164C1 publication Critical patent/RU2801164C1/en

Links

Abstract

FIELD: technical diagnostics; non-destructive testing.
SUBSTANCE: method for measuring the bearing capacity of bulk soils is that a sample of the material under study is affected by a single impact force of an indenter with known properties and the impact time is measured, the calculation of the elastic modulus is performed using a calculated elastic-viscous model with a nonlinear elastic element using experimentally found values of the impact time, is given the preliminary value of the stiffness coefficient of the nonlinear elastic element of the calculated elastic-viscous model, the system sample of the material under study - indenter at the stage of contact of the indenter with the sample of the material under study is replaced by the calculated elastic-viscous model with a nonlinear elastic element, and differs in that a cylindrical indenter with an elastic element located on top is installed on the sample of the material under study, which is affected by a freely falling impactor, while the rigidity of the linear elastic element, the masses of the impactor and indenter, and the maximum value of the stiffness coefficient of the material under study are selected from the condition: where k1 is the rigidity of the elastic element; m1 is the mass of the impactor; m2 is the mass of the indenter; k2 is the maximum value of the coefficient of rigidity of the material under study; the indenter acceleration is measured in time, the values of the stiffness and viscosity coefficients of the test material are found, at which the dependence of the indenter acceleration on the time of the elastic-viscous model coincides with the measurements, and the required modulus of elasticity of the test material of the sample is judged by the numerical values of the stiffness coefficient and the viscosity coefficient of the test material.
EFFECT: determining the bearing capacity of bulk soils for quality control of work on tamping, straightening and dynamic stabilization of the track during overhaul and in the overhaul period.
1 cl, 2 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля и может быть использовано для оценки устойчивости балластного слоя железнодорожного пути при проведении капитальных и средних ремонтов.The invention relates to the field of technical diagnostics and non-destructive testing and can be used to assess the stability of the ballast layer of a railway track during major and medium repairs.

Известен способ диагностики несущей способности грунтов (см. патент РФ №2271002, МПК G01N 33/24), заключающийся в измерении порового давления в период приложения вибродинамической нагрузки, по которому судят о несущей способности грунтов, при этом в приподошвенной зоне основания грунтовой технической системы устанавливают датчики для измерения порового давления и температуры парожидкостной фазы грунтов, одновременно измеряют оба параметра и по максимальному изменению обоих параметров судят о несущей способности грунтов: при изменении порового давления до 0,1 кПа и температуры до 0,015°С делают вывод о стабильности грунтов, а при изменении порового давления более 0,1 кПа и температуры более 0,015°С - о нестабильности грунтов.A known method for diagnosing the bearing capacity of soils (see RF patent No. 2271002, IPC G01N 33/24), which consists in measuring the pore pressure during the application of the vibrodynamic load, which is used to judge the bearing capacity of soils, while in the bottom zone of the base of the soil technical system, sensors for measuring pore pressure and temperature of the vapor-liquid phase of soils, simultaneously measure both parameters and judge the bearing capacity of soils by the maximum change in both parameters: when the pore pressure changes to 0.1 kPa and the temperature to 0.015 ° C, they conclude that the soils are stable, and when change in pore pressure of more than 0.1 kPa and temperature of more than 0.015 ° C - about the instability of soils.

Недостатком данного способа является отсутствие количественной оценки несущей способности грунта. Другим недостатком является возможность оценки состояния грунта только после проезда подвижного состава по измерительному участку, что ограничивает оперативность контроля и приводит к невозможности оценки состояния грунта после выполнения ремонтов пути без угрозы безопасности движения в случае некачественного выполнения работ.The disadvantage of this method is the lack of a quantitative assessment of the bearing capacity of the soil. Another disadvantage is the possibility of assessing the state of the soil only after the passage of the rolling stock through the measuring section, which limits the efficiency of control and makes it impossible to assess the state of the soil after the repair of the track without a threat to traffic safety in case of poor performance of work.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ определения фактических значений динамических модулей упругости слоев дорожной конструкции на стадии эксплуатации (см. патент РФ №2272274, МПК G01N 3/32), заключающийся в том, что на образец исследуемого материала воздействуют свободно падающим индентором шарообразной формы с известными свойствами и измеряют время между первым и вторым соударениями индентора с образцом исследуемого материала, при этом дополнительно измеряют время удара индентора с образцом исследуемого материала, расчет модуля упругости выполняют с помощью расчетной упруговязкой модели с нелинейным упругим элементом с использованием экспериментально найденных значений времени удара и времени между первым и вторым соударениями индентора с образцом исследуемого материала, для чего заменяют систему образец исследуемого материала - индентор на этапе контакта индентора с образцом исследуемого материала расчетной упруговязкой моделью с нелинейным упругим элементом, задают предварительное значение коэффициента жесткости упругого элемента расчетной упруговязкой модели, при заданном предварительном значении коэффициента жесткости упругого элемента расчетной упруговязкой модели рассчитывают время между первым и вторым соударениями расчетной упруговязкой модели с образцом исследуемого материала, подбирая при этом численное значение коэффициента вязкости вязкого элемента расчетной упруговязкой модели, при котором значение времени между первым и вторым соударениями расчетной упруговязкой модели совпадает с измеренным значением времени между первым и вторым соударениями индентора с образцом исследуемого материала, при выбранном численном значении коэффициента вязкости вязкого элемента расчетной упруговязкой модели рассчитывают время удара расчетной упруговязкой модели с образцом исследуемого материала, подбирая при этом численное значение коэффициента жесткости упругого элемента расчетной упруговязкой модели, а об искомом модуле упругости исследуемого материала образца судят по численному значению коэффициента жесткости упругого элемента расчетной упруговязкой модели, при котором время удара расчетной упруговязкой модели совпадает с измеренным временем удара индентора.The closest technical solution to the claimed method is a method for determining the actual values of the dynamic moduli of elasticity of the layers of the road structure at the stage of operation (see RF patent No. 2272274, IPC G01N 3/32), which consists in the fact that a freely falling indenter forms with known properties and measure the time between the first and second collisions of the indenter with the sample of the material under study, while additionally measuring the time of impact of the indenter with the sample of the material under study, the calculation of the elastic modulus is performed using the calculated elastic-viscous model with a nonlinear elastic element using the experimentally found values of the impact time and the time between the first and second collisions of the indenter with the sample of the material under study, for which purpose the system sample of the material under study - the indenter is replaced at the stage of contact of the indenter with the sample of the material under study by the calculated elastic-viscous model with a nonlinear elastic element, the preliminary value of the stiffness coefficient of the elastic element of the calculated elastic-viscous model is set, at given preliminary value of the stiffness coefficient of the elastic element of the calculated elastic-viscous model, the time between the first and second collisions of the calculated elastic-viscous model with a sample of the material under study is calculated, while selecting the numerical value of the viscosity coefficient of the viscous element of the calculated elastic-viscous model, at which the value of the time between the first and second collisions of the calculated elastic-viscous model coincides with the measured value of the time between the first and second collisions of the indenter with the sample of the material under study, with the selected numerical value of the viscosity coefficient of the viscous element of the calculated elastic-viscous model, the time of impact of the calculated elastic-viscous model with the sample of the material under study is calculated, while selecting the numerical value of the stiffness coefficient of the elastic element of the calculated elastic-viscous model , and the desired modulus of elasticity of the sample material under study is judged by the numerical value of the stiffness coefficient of the elastic element of the calculated elastic-viscous model, at which the impact time of the calculated elastic-viscous model coincides with the measured impact time of the indenter.

Недостатком данного способа является ограниченность его применения на грунтах крупной фракции. Это объясняется неопределенностью угла отскока, влияющей на точность определения высоты отскока и времени второго соударения. Также представленный способ не учитывает значение массы индентора, которое влияет на точность и достоверность измерений.The disadvantage of this method is the limited use of coarse soils. This is explained by the uncertainty of the rebound angle, which affects the accuracy of determining the rebound height and the time of the second impact. Also, the presented method does not take into account the value of the mass of the indenter, which affects the accuracy and reliability of measurements.

Основной задачей изобретения является определение несущей способности насыпных грунтов для контроля качества работ по подбивке, выправке и динамической стабилизации пути во время капитального ремонта и в межремонтный период.The main objective of the invention is to determine the bearing capacity of bulk soils to control the quality of tamping, straightening and dynamic stabilization of the track during major repairs and between repairs.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе измерения несущей способности насыпных грунтов, заключающемся в том, на образец исследуемого материала воздействуют одиночным ударным усилием индентора с известными свойствами и измеряют время удара, расчет модуля упругости выполняют с помощью расчетной упруговязкой модели с нелинейным упругим элементом с использованием экспериментально найденных значений времени удара, задают предварительное значение коэффициента жесткости нелинейного упругого элемента расчетной упруговязкой модели, заменяют систему образец исследуемого материала - индентор на этапе контакта индентора с образцом исследуемого материала расчетной упруговязкой моделью с нелинейным упругим элементом, на образец исследуемого материала устанавливают цилиндрический индентор, с расположенным сверху линейным упругим элементом, на который воздействуют свободно падающим ударником, при этом жесткость линейного упругого элемента, массы ударника и индентора и максимальное значение коэффициента жесткости исследуемого материала выбирают из условия:The problem is solved due to the fact that in the method of measuring the bearing capacity of bulk soils, which consists in the fact that a sample of the material under study is affected by a single impact force of an indenter with known properties and the impact time is measured, the calculation of the elastic modulus is performed using a calculated elastic-viscous model with a nonlinear elastic element using the experimentally found values of the impact time, the preliminary value of the stiffness coefficient of the nonlinear elastic element of the calculated elastic-viscous model is set, the sample of the studied material - indenter system is replaced at the stage of contact of the indenter with the sample of the studied material by the calculated elastic-viscous model with a nonlinear elastic element, a cylindrical indenter is installed on the sample of the studied material , with a linear elastic element located on top, which is affected by a freely falling impactor, while the rigidity of the linear elastic element, the masses of the impactor and indenter, and the maximum value of the stiffness coefficient of the material under study are selected from the condition:

где Where

k1 - жесткость упругого элемента;k 1 - rigidity of the elastic element;

m1 - масса ударника;m 1 - the mass of the impactor;

m2 - масса индентора;m 2 - mass of the indenter;

k2 - максимальное значение коэффициента жесткости исследуемого материала; измеряют ускорение индентора во времени, находят значение коэффициентов жесткости и вязкости исследуемого материала, при которых зависимость ускорения индентора от времени упруговязкой модели совпадает с измерениями, а об искомом модуле упругости исследуемого материала образца судят по численным значениям коэффициента жесткости и коэффициента вязкости исследуемого материала.k 2 - the maximum value of the coefficient of rigidity of the material under study; the indenter acceleration is measured in time, the values of the stiffness and viscosity coefficients of the test material are found, at which the dependence of the indenter acceleration on the time of the elastic-viscous model coincides with the measurements, and the desired modulus of elasticity of the test material of the sample is judged by the numerical values of the stiffness coefficient and the viscosity coefficient of the test material.

На фиг. 1 приведена схема упруговязкой модели; на фиг. 2 - схема экспериментальной установки. На схемах приняты следующие обозначения: 1 - ударник; 2 - линейный упругий элемент; 3 - цилиндрический индентор; 4 - исследуемый материал.In FIG. 1 shows a diagram of an elastic-viscous model; in fig. 2 - scheme of the experimental setup. The following designations are adopted on the diagrams: 1 - drummer; 2 - linear elastic element; 3 - cylindrical indenter; 4 - material under study.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

На исследуемый материал 4 устанавливают цилиндрический индентор 3 с известными свойствами массой m2, с размещенным на нем линейным упругим элементом 2 с коэффициентом жесткости k1. На индентор с упругим элементом наносится удар свободно падающим ударником 1 массой m1, при этом масса индентора, масса ударника и коэффициент жесткости упругого элемента выбираются из условия: где k2 - максимальное значение коэффициента жесткости исследуемого материала и фиксируется время удара. За время одного удара измеряют ускорение индентора а. Далее выполняется расчет модуля упругости с помощью разработанной программы, для чего используется расчетная упруговязкая модель, схема которой представлена на фиг. 1. Данная модель описывает динамику процесса ударного взаимодействия ударника с индентором цилиндрической формы с образцом исследуемого материала. Находят зависимость ускорения индентора от времени и зависимость перемещения индентора от времени х2 для упруговязкой модели:A cylindrical indenter 3 with known properties, mass m 2 , with a linear elastic element 2 placed on it with a stiffness coefficient k 1 , is installed on the material under study 4 . An indenter with an elastic element is hit by a freely falling striker 1 with a mass m 1 , while the mass of the indenter, the mass of the striker and the stiffness coefficient of the elastic element are selected from the condition: where k 2 is the maximum value of the stiffness coefficient of the material under study and the impact time is fixed. During one impact, the indenter acceleration a is measured. Next, the elastic modulus is calculated using the developed program, for which the calculation elastic-viscous model is used, the scheme of which is shown in Fig. 1. This model describes the dynamics of the process of impact interaction of a striker with a cylindrical indenter with a sample of the material under study. Find the dependence of the indenter acceleration on time and the dependence of the indenter displacement on time x 2 for the elastic-viscous model:

где х1 - перемещение ударника, м; - ускорение ударника, м/с2; - ускорение индентора, м/с2; - скорость индентора, м/с; х2 - перемещение индентора, м; С - коэффициент вязкости исследуемого материала, кН⋅с/м.; А - коэффициент пропорциональности, МН/м2; В - коэффициент пропорциональности, МН/м; g - ускорение свободного падения, м/с2.where x 1 - displacement of the drummer, m; - acceleration of the drummer, m / s 2 ; - indenter acceleration, m/s 2 ; - indenter speed, m/s; x 2 - displacement of the indenter, m; C - coefficient of viscosity of the studied material, kN⋅s/m; A - coefficient of proportionality, MN / m 2 ; B - coefficient of proportionality, MN/m; g - free fall acceleration, m/s 2 .

Коэффициент жесткости исследуемого материала определяют по формуле:The stiffness coefficient of the test material is determined by the formula:

Коэффициенты жесткости и вязкости грунта связаны с модулем упругости и определяются по формулам [см. Wolf, J.P., Foundation analysis using simple physical models, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1994]:The stiffness and viscosity coefficients of the soil are related to the modulus of elasticity and are determined by the formulas [see. Wolf, J.P., Foundation analysis using simple physical models, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1994]:

где ks - коэффициент жесткости грунта, МН/м; r - радиус индентора, м; Е - модуль упругости грунта, МПа; v - коэффициент Пуассона; Cs - коэффициент вязкости грунта, кНс/м; ρ - плотность грунта, кг/м3.where k s - coefficient of soil stiffness, MN/m; r is the radius of the indenter, m; E - soil elasticity modulus, MPa; v - Poisson's ratio; C s - coefficient of soil viscosity, kNs/m; ρ - soil density, kg / m 3 .

Затем определяют модуль упругости исследуемого материала, для чего задаются исходные данные упруговязкой модели m1 m2, h, k1, А, В, С (см. табл. 1) и выполняется расчет методом Эйлера [см. Эйлер Л. Интегральное исчисление. Том 1. - М.: ГИТТЛ. 1956] с помощью разработанной программы на языке С#.Then the modulus of elasticity of the material under study is determined, for which the initial data of the elastoviscous model m 1 m 2 , h, k 1 , A, B, C (see Table 1) are set and the calculation is performed by the Euler method [see. Euler L. Integral calculus. Volume 1. - M.: GITTL. 1956] using the developed program in C#.

После этого выполняется сравнение расчетного ускорения индентора с экспериментально найденным значением ускорения а методом корреляционного анализа. Проводится поиск максимума коэффициента корреляции между расчетным и экспериментальным значением ускорения индентора: [см. Ферстер, Э. Методы корреляционного и регрессионного анализа: Руководство для экономистов / Э. Ферстер, Б. Ренц; Пер. с нем. и предисл. В. М. Ивановой. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 302 с]. При максимальном значении корреляции определяются итоговые значения коэффициентов А, В и численное значение коэффициента вязкости исследуемого материала С. С использованием итоговых значений коэффициентов А и В находят численное значение коэффициента жесткости исследуемого материала k2 по формуле 2. Затем варьируют численное значение модуля упругости исследуемого материала Е по формулам 3 и 4, добиваясь совпадения численного значения коэффициента жесткости исследуемого материала k2 с коэффициентом жесткости грунта ks и коэффициента вязкости исследуемого материала С с коэффициентом вязкости грунта Cs.After that, the calculated indenter acceleration is compared with the experimentally found acceleration value a by the method of correlation analysis. The search for the maximum correlation coefficient between the calculated and experimental values of the indenter acceleration is carried out: [cm. Foerster, E. Methods of Correlation and Regression Analysis: A Guide for Economists / E. Foerster, B. Renz; Per. with him. and foreword. V. M. Ivanova. - M.: Finance and statistics, 1983. - 302 s]. At the maximum correlation value, the final values of the coefficients A, B and the numerical value of the viscosity coefficient of the test material C are determined. Using the final values of the coefficients A and B, the numerical value of the stiffness coefficient of the test material k 2 is found by formula 2. Then the numerical value of the modulus of elasticity of the test material E is varied according to formulas 3 and 4, achieving the coincidence of the numerical value of the stiffness coefficient of the studied material k 2 with the coefficient of soil stiffness k s and the viscosity coefficient of the studied material С with the soil viscosity coefficient C s .

Пример.Example.

Заявленный способ был опробован на учебном полигоне Сибирского государственного университета путей сообщения. Проводились измерения модуля упругости для трех образцов щебеночного балласта, значение которого предварительно определялось методом испытания штампа [см. ГОСТ 20276.1-2020]. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 2. Для реализации способа разработана экспериментальная установка, схема которой приведена на фиг. 2. Установка состояла из цилиндрического индентора массой m2=17,9 кг и диаметром D2=22 см (см. фиг. 2, поз. 3). Внутри индентора, в центре, закреплялся датчик акселерометра ADXL326 с амплитудным диапазоном±16 g и частотным диапазоном 0,5 - 1600 Гц. Для регистрации сигналов ускорения индентора, датчик акселерометра подключался к ЭВМ с предустановленным специальным программным обеспечением через интерфейс USB-C. К индентору прикреплялась полая направляющая штанга диаметром d=3,5 см, на которой крепился ударник массой m1=10,2 кг и диаметром D1=11 см, оснащенный фторопластовыми вставками для компенсации сил трения. Между ударником и индентором устанавливался блок тарельчатых пружин (см. фиг. 1, поз. 2), изготовленных согласно ГОСТ 3057-90. Внутренний диаметр одной пружины составлял Din=35,5 мм, внешний диаметр Dout=70 мм, толщина t=4 мм. Коэффициент жесткости блока пружин составлял k1=47 МН/м. Подбор всех элементов экспериментальной установки осуществлялся в соответствии с условием: .The claimed method was tested at the training ground of the Siberian State University of Communications. The elastic modulus was measured for three samples of crushed stone ballast, the value of which was previously determined by the stamp test method [see. GOST 20276.1-2020]. The results of experimental studies are given in table. 2. To implement the method, an experimental setup has been developed, the scheme of which is shown in Fig. 2. The installation consisted of a cylindrical indenter with a mass m 2 =17.9 kg and a diameter D 2 =22 cm (see Fig. 2, item 3). Inside the indenter, in the center, an ADXL326 accelerometer sensor with an amplitude range of ±16 g and a frequency range of 0.5–1600 Hz was fixed. To register the indenter acceleration signals, the accelerometer sensor was connected to a computer with preinstalled special software via the USB-C interface. A hollow guide rod with a diameter of d = 3.5 cm was attached to the indenter, on which a striker with a mass of m 1 = 10.2 kg and a diameter of D 1 = 11 cm was attached, equipped with fluoroplastic inserts to compensate for friction forces. Between the striker and the indenter, a block of Belleville springs was installed (see Fig. 1, item 2), manufactured in accordance with GOST 3057-90. The inner diameter of one spring was D in =35.5 mm, outer diameter D out =70 mm, thickness t=4 mm. The stiffness coefficient of the block of springs was k 1 =47 MN/m. The selection of all elements of the experimental setup was carried out in accordance with the condition: .

Экспериментальная установка располагалась на щебеночном балласте (см. фиг. 2). Ударник с высоты h=0,5 м свободно падал на пружинный блок. Датчиком акселерометра регистрировалось ускорение индентора за время одного удара.The experimental setup was located on crushed stone ballast (see Fig. 2). The drummer from a height h=0.5 m fell freely onto the spring block. The accelerometer sensor recorded the indenter acceleration during one impact.

По исходным данным упруговязкой модели (табл. 1) определяли теоретические значения ускорения индентора, решая систему дифференциальных уравнений второго порядка (формула 1). Полученные значения сравнивались с экспериментальными данными методом корреляционного анализа. Методом градиентного спуска [см. Городецкий С.Ю., Гришагин В.А. Нелинейное программирование и многоэкстремальная оптимизация. - Нижний Новгород: Издательство Нижегородского Университета, 2007. - С. 357-363] проводился поиск максимума коэффициента корреляции между упруговязкой моделью и экспериментальными данными. Итоговые значения коэффициентов А, В и коэффициента вязкости щебеночного балласта С определялись при максимальном значении корреляции. Значение коэффициента жесткости щебеночного балласта рассчитывалось по формуле 2. Модуль упругости щебеночного балласта определялся из формул 3, 4 (см. столбец 2 табл. 2).Based on the initial data of the elastoviscous model (Table 1), the theoretical values of the indenter acceleration were determined by solving a system of second-order differential equations (formula 1). The obtained values were compared with the experimental data by the method of correlation analysis. Gradient descent method [see. Gorodetsky S.Yu., Grishagin V.A. Nonlinear programming and multi-extremal optimization. - Nizhny Novgorod: Publishing House of the Nizhny Novgorod University, 2007. - S. 357-363] searched for the maximum correlation coefficient between the elastic-viscous model and experimental data. The final values of the coefficients A, B and the viscosity coefficient of crushed stone ballast C were determined at the maximum correlation value. The value of the stiffness coefficient of crushed stone ballast was calculated by formula 2. The modulus of elasticity of crushed stone ballast was determined from formulas 3, 4 (see column 2 of Table 2).

Как видно из табл. 2 различие между расчетным и фактическим значением модуля упругости составляет не более 7%.As can be seen from Table. 2, the difference between the calculated and actual value of the modulus of elasticity is no more than 7%.

В отличие от прототипа данный способ применим для измерения несущей способности грунтов крупной фракции, за счет измерения ускорения индентора без учета угла отскока ударника. Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в возможности проведения контроля несущей способности балластного слоя верхнего строения железнодорожного пути. В способе представлено условие для характеристик индентора, ударника и упругого элемента, влияющее на точность измерений. Unlike the prototype, this method is applicable to measure the bearing capacity of coarse soils, by measuring the acceleration of the indenter without taking into account the rebound angle of the striker. The advantage of the proposed method in comparison with the prototype lies in the possibility of monitoring the bearing capacity of the ballast layer of the superstructure of the railway track. The method presents a condition for the characteristics of the indenter, striker and elastic element, which affects the accuracy of measurements.

Claims (6)

Способ измерения несущей способности насыпных грунтов, заключающийся в том, что на образец исследуемого материала воздействуют одиночным ударным усилием индентора с известными свойствами и измеряют время удара, расчет модуля упругости выполняют с помощью расчетной упруговязкой модели с нелинейным упругим элементом с использованием экспериментально найденных значений времени удара, задают предварительное значение коэффициента жесткости нелинейного упругого элемента расчетной упруговязкой модели, заменяют систему образец исследуемого материала - индентор на этапе контакта индентора с образцом исследуемого материала расчетной упруговязкой моделью с нелинейным упругим элементом, отличающийся тем, что на образец исследуемого материала устанавливают цилиндрический индентор с расположенным сверху линейным упругим элементом, на который воздействуют свободно падающим ударником, при этом жесткость линейного упругого элемента, массы ударника и индентора и максимальное значение коэффициента жесткости исследуемого материала выбирают из условия:A method for measuring the bearing capacity of bulk soils, which consists in the fact that a sample of the material under study is affected by a single impact force of an indenter with known properties and the impact time is measured, the calculation of the elastic modulus is performed using a calculated elastic-viscous model with a nonlinear elastic element using experimentally found values of the impact time, set the preliminary value of the stiffness coefficient of the nonlinear elastic element of the calculated elastic-viscous model, replace the system sample of the material under study - indenter at the stage of contact of the indenter with the sample of the material under study with the calculated elastoviscous model with a nonlinear elastic element, characterized in that a cylindrical indenter with a linear indenter located on top is installed on the sample of the material under study. an elastic element, which is affected by a freely falling impactor, while the rigidity of the linear elastic element, the masses of the impactor and indenter, and the maximum value of the stiffness coefficient of the material under study are selected from the condition: где Where k1 - жесткость упругого элемента;k 1 - rigidity of the elastic element; m1 - масса ударника;m 1 - the mass of the impactor; m2 - масса индентора;m 2 - mass of the indenter; k2 - максимальное значение коэффициента жесткости исследуемого материала; измеряют ускорение индентора во времени, находят значение коэффициентов жесткости и вязкости исследуемого материала, при которых зависимость ускорения индентора от времени упруговязкой модели совпадает с измерениями, а об искомом модуле упругости исследуемого материала образца судят по численным значениям коэффициента жесткости и коэффициента вязкости исследуемого материала.k 2 - the maximum value of the coefficient of rigidity of the material under study; the indenter acceleration is measured in time, the values of the stiffness and viscosity coefficients of the test material are found, at which the dependence of the indenter acceleration on the time of the elastic-viscous model coincides with the measurements, and the desired modulus of elasticity of the test material of the sample is judged by the numerical values of the stiffness coefficient and the viscosity coefficient of the test material.
RU2023100126A 2023-01-09 Method for measuring the bearing capacity of bulk soils RU2801164C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801164C1 true RU2801164C1 (en) 2023-08-02

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2271002C1 (en) * 2004-08-13 2006-02-27 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС) Method for diagnostics of supporting ability of soils
RU2272274C1 (en) * 2004-11-22 2006-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" Method for determining modulus of elasticity of material
RU2348930C1 (en) * 2007-06-05 2009-03-10 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС) Method of carrying capacity diagnostics of soils of technical system
RU2361208C1 (en) * 2007-12-17 2009-07-10 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС) Method of diagnosing soil load bearing capacity
US9534995B2 (en) * 2014-06-11 2017-01-03 Caterpillar Paving Products Inc. System and method for determining a modulus of resilience
WO2017144980A3 (en) * 2016-02-24 2017-10-19 Eklu-Natey Déo Soil calibrating system for measuring the bearing capacity of the soil
RU2715588C1 (en) * 2019-09-30 2020-03-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Method for determining characteristics of fill-up ground

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2271002C1 (en) * 2004-08-13 2006-02-27 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России (ДВГУПС) Method for diagnostics of supporting ability of soils
RU2272274C1 (en) * 2004-11-22 2006-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" Method for determining modulus of elasticity of material
RU2348930C1 (en) * 2007-06-05 2009-03-10 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС) Method of carrying capacity diagnostics of soils of technical system
RU2361208C1 (en) * 2007-12-17 2009-07-10 ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС) Method of diagnosing soil load bearing capacity
US9534995B2 (en) * 2014-06-11 2017-01-03 Caterpillar Paving Products Inc. System and method for determining a modulus of resilience
WO2017144980A3 (en) * 2016-02-24 2017-10-19 Eklu-Natey Déo Soil calibrating system for measuring the bearing capacity of the soil
RU2715588C1 (en) * 2019-09-30 2020-03-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Method for determining characteristics of fill-up ground

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeinoddini et al. Axially pre-loaded steel tubes subjected to lateral impacts: an experimental study
Heins et al. Effect of installation method on static and dynamic load test response for piles in sand
Escobar et al. Dynamic characterization of the supporting layers in railway tracks using the dynamic penetrometer Panda 3®
RU2801164C1 (en) Method for measuring the bearing capacity of bulk soils
CN111663577B (en) Single-pile vertical ultimate bearing capacity dynamic test method based on discrete pile unit
Spyrakos et al. Evaluating structural deterioration using dynamic response characterization
Pistrol et al. Theoretical and experimental investigation of continuous compaction control (ccc) systems
Kim Modulus and permanent deformation characterization of asphalt mixtures and pavements
Hoffmann et al. Stiffness estimates using portable deflectometers
Kang et al. Modulus Properties of Granular Materials at Various Strain Levels from Repeated Load Triaxial Testing with Bender Elements
Vlček et al. Evaluation of dynamic methods for earthwork assessment
Jiang et al. Analysis of modified split Hopkinson pressure bar dynamic fracture test using an inertia model
JP4358728B2 (en) Determination of physical properties of reinforced concrete structures
Gudmarsson et al. Characterizing the complex modulus and Poisson’s ratio of asphalt concrete specimens through modal testing
Tran et al. Soil dynamic stiffness and wave velocity measurement through dynamic cone penetrometer and wave analysis
Liang et al. Effect of soil resistance on the low strain mobility response of piles using impulse transient response method
Burdet et al. Dynamic load testing of Swiss bridges
Huy et al. Laboratory investigation of the loading rate effects in sand
EP1338704B1 (en) Measurement of the compaction rate of granular material layers
Drumm et al. Alternative test method for resilient modulus of fine-grained subgrades
WO2024121932A1 (en) Rapid loading test method for piles using sectional unloading point connection method
Vostrikov et al. Acoustic Characteristics of Rock Samples under Negative Temperatures
Reeves et al. Investigation of Sands Subjected to Dynamic Loading
Johnson et al. Low-and high-strain nondestructive testing of existing deep foundations
Guo et al. Application of clan member signal method in structural damage detection