RU2813508C1

RU2813508C1 - Device for determining parameters of soil consolidation under natural conditions

Info

Publication number: RU2813508C1
Application number: RU2023118818A
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Бабелло; Даниил Дмитриевич Шестернев; Кристина Витальевна Свалова; Светлана Владимировна Александрова
Filing date: 2023-07-14
Publication date: 2024-02-12

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention can be used to quantify the degree of soil consolidation. The device for determining the parameters of soil consolidation under natural conditions contains an operating table and a vertical rod. The device is equipped with a loading device mounted on a bar and made in the form of a parallelogram of four hinged rods, the bar is made with external threads and consists of two parts connected by a cardan cross, and the loading device is installed on the bar with the possibility of vertical movement along the thread using hinges, made with threaded holes, while the loading device is equipped with dies installed with the possibility of horizontal movement. The outer surface of the dies is made spherical, corresponding to the diameter of the well. The operating table is installed with the possibility of vertical movement. The device is also equipped with a device for measuring soil deformation, made in the form of dial indicators and video cameras connected to stamps.

EFFECT: increasing the efficiency of determining reliable parameters for consolidating soils under natural conditions and expanding the functionality of the device.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для количественной оценки параметров деформаций закрепленных грунтов.The invention relates to construction and can be used to quantify the deformation parameters of fixed soils.

Известно устройство - прессиометр с эластичными стенками, разделенный на три камеры: рабочую и две вспомогательные. С помощью нагрузки на эластичные стенки устройства, производят деформирование грунтов стенок скважин. С помощью пересчета приращения объема рабочей жидкости, нагнетаемой в рабочую камеру прибора, получают параметры сжимаемости грунтов. (Справочник по инженерной геологии-3-e изд., перераб. и доп./ Под редакцией М.В. Чуринова-М., Недра, 1981-325 стр-стр 172).A known device is a pressureometer with elastic walls, divided into three chambers: a working one and two auxiliary ones. Using the load on the elastic walls of the device, the soil of the well walls is deformed. By recalculating the increment in the volume of working fluid pumped into the working chamber of the device, soil compressibility parameters are obtained. (Handbook of Engineering Geology - 3rd ed., revised and supplemented / Edited by M.V. Churinov-M., Nedra, 1981-325 pp. 172).

Ограниченность рассматриваемого устройства заключается в:The limitations of the device in question are:

- невозможности раздельного определения сжимаемости грунтов в продольном и поперечном направлениях относительно осей проектируемого сооружения;- the impossibility of separately determining the compressibility of soils in the longitudinal and transverse directions relative to the axes of the structure being designed;

- невозможности применения в закрепленных грунтах из-за возможности разрыва эластичных стенок камер устройства.- impossibility of use in fixed soils due to the possibility of rupture of the elastic walls of the device chambers.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для определения параметров механических свойств грунтов в натурных условиях, содержащее оперативный столик, штанги, крыльчатку, устройство для создания и измерения крутящего момента (Справочник по инженерной геологии- 3-е изд., перераб. и доп./ Под редакцией М.В. Чуринова.-М., Недра, 1981-325 стр-стр 178).The closest to the proposed device is a device for determining the parameters of the mechanical properties of soils in natural conditions, containing an operating table, rods, an impeller, a device for creating and measuring torque (Handbook of Engineering Geology - 3rd ed., revised and additional/ Edited by M.V. Churinov.-M., Nedra, 1981-325 page 178).

В качестве недостатков известного устройства можно перечислить следующие:The disadvantages of the known device include the following:

- изучение параметров механических свойств грунтов только в вертикальном направлении ниже забоя скважины, в этой связи устройство обладает недостаточными функциональными возможностями - невозможно оценить сжимаемость и прочность грунтов в горизонтальном направлении в разных по глубине точках грунтового основания;- study of the parameters of the mechanical properties of soils only in the vertical direction below the bottom of the well; in this regard, the device has insufficient functionality - it is impossible to assess the compressibility and strength of soils in the horizontal direction at points of the soil foundation at different depths;

- сложность, а порой невозможность внедрения крыльчатки в закрепленные грунты.- difficulty, and sometimes impossibility, of introducing the impeller into fixed soils.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности определения параметров закрепления грунтов.The technical result of the invention is to increase the efficiency and reliability of determining soil stabilization parameters.

Результат достигается тем, что устройство для определения параметров закрепления грунтов в натурных условиях, содержащее оперативный стол и вертикальную штангу, отличается тем, что устройство снабжено нагрузочным приспособлением, установленным на штанге и выполненным в виде параллелограмма из четырех шарнирно соединенных тяг, штанга выполнена с наружной резьбой и состоит из двух частей, соединенных карданной крестовиной, а нагрузочное устройство установлено на штанге с возможностью вертикального перемещения по резьбе при помощи шарниров, выполненных с резьбовыми отверстиями, при этом нагрузочное приспособление снабжено штампами, установленными с возможностью горизонтального перемещения, наружная поверхность штампов выполнена сферической, соответствующей диаметру скважины, оперативный стол установлен с возможностью вертикального перемещения, устройство также снабжено приспособлением для измерения деформации грунта, выполненным в виде индикаторов часового типа и видеокамер, соединенных со штампами.The result is achieved in that the device for determining the parameters of soil consolidation in natural conditions, containing an operating table and a vertical rod, is characterized in that the device is equipped with a loading device mounted on the rod and made in the form of a parallelogram of four hinged rods, the rod is made with an external thread and consists of two parts connected by a cardan cross, and the loading device is mounted on a rod with the possibility of vertical movement along the thread using hinges made with threaded holes, while the loading device is equipped with stamps installed with the possibility of horizontal movement, the outer surface of the stamps is made spherical, corresponding to the diameter of the well, the operating table is installed with the possibility of vertical movement, the device is also equipped with a device for measuring soil deformation, made in the form of dial indicators and video cameras connected to stamps.

Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что оно позволяет эффективно и надежно определять степень закрепления грунтов по глубине как вдоль, так и поперек осей сооружения, используя при этом количественные параметры сжимаемости грунтов и величин крутящего момента, реализуемого для создания горизонтального давления на стенки выработки. Для этого используют нагрузочное устройство, установленное на штанге с резьбой в виде параллелограмма из шарнирно соединенных тяг, при этом части штанги соединены карданной крестовиной, а шарниры, установленные на штанге с возможностью вертикального перемещения, имеют резьбовые отверстия и упорную шайбу.The claimed technical solution differs from the prototype in that it allows one to effectively and reliably determine the degree of soil consolidation in depth both along and across the axes of the structure, using quantitative parameters of soil compressibility and the magnitude of the torque implemented to create horizontal pressure on the walls of the excavation. To do this, use a loading device installed on a rod with a thread in the form of a parallelogram of hinged rods, while the parts of the rod are connected by a cardan cross, and the hinges mounted on the rod with the possibility of vertical movement have threaded holes and a thrust washer.

На фиг. 1 изображено устройство для определения параметров закрепления грунтов в натурных условиях, на фиг. 2 - узел 1 на фиг 1, на фиг 3 - узел 2 на фиг 1.In fig. 1 shows a device for determining the parameters of soil consolidation under natural conditions; Fig. 2 - node 1 in Fig 1, in Fig 3 - node 2 in Fig 1.

На фиг 1, 2, 3 изображены стол 1 с опорами телескопического типа 2, экран видеосвязи 3, устройство для создания и измерения крутящего момента 4, штанга, имеющая на поверхности резьбу, 5, карданная крестовина 6, упорная шайба 7, шарнирно соединенные тяги 8, штампы 9 с упорными пластинами 10, анкеры 11, индикаторы часового типа 12, видеокамеры 13, шарниры 14, шарниры, имеющие внутри отверстия с резьбой 15, зоны закрепленного грунта 16, выработка 17, рукоятка 18 штанги 5.Figures 1, 2, 3 show a table 1 with telescopic type supports 2, a video communication screen 3, a device for creating and measuring torque 4, a rod having a thread on the surface 5, a universal joint 6, a thrust washer 7, articulated rods 8 , stamps 9 with thrust plates 10, anchors 11, dial indicators 12, video cameras 13, hinges 14, hinges having threaded holes inside 15, zones of fixed soil 16, excavation 17, handle 18 of the rod 5.

Работа устройства для определения параметров закрепления грунтов в натурных условиях осуществляется следующим образом:The operation of the device for determining the parameters of soil consolidation in natural conditions is carried out as follows:

- в закрепленном грунтовом массиве подготавливают выработку (скважину или шурф) 17, которая имеет зоны закрепленного грунта 16;- in the fixed soil mass, a working (well or test pit) 17 is prepared, which has zones of fixed soil 16;

- с помощью опор телескопического типа 2 поднимают или опускают стол 1 и жестко с ним соединенную штангу 5 с шарнирно соединенными тягами 8 и штампами 9. Тем самым назначается необходимая глубина опробования закрепленного грунта;- using telescopic supports 2, the table 1 and the rod 5 rigidly connected to it with hinged rods 8 and stamps 9 are raised or lowered. Thus, the required sampling depth of the fixed soil is determined;

- устанавливают на дневной поверхности опоры анкеров 11 с погружением в выработку 17, устанавливают индикаторы часового типа 12 и видеокамеры 13 до соединения их с упорными пластинами 10, штампов 9;- install anchor supports 11 on the day surface with immersion in the excavation 17, install dial indicators 12 and video cameras 13 before connecting them with thrust plates 10, stamps 9;

при этом видеокамеры 13 соединены с экраном видеосвязи 3, что позволяет наблюдать в режиме реального времени за показаниями индикаторов часового типа 12;in this case, video cameras 13 are connected to a video communication screen 3, which allows you to monitor in real time the readings of dial indicators 12;

- вращая рукоятку 18 штанги 5, с помощью устройства для создания и измерения крутящего момента 4, передают его усилие через шарниры 15, имеющие внутри отверстия с резьбой, на шарнирно соединенные тяги 8, тем самым производят перемещение этих тяг в горизонтальном направлении, а следовательно, и штампов 9 с упорными пластинами 10;- rotating the handle 18 of the rod 5, using a device for creating and measuring torque 4, transmits its force through hinges 15, which have threaded holes inside, to the hinged rods 8, thereby moving these rods in the horizontal direction, and therefore, and stamps 9 with thrust plates 10;

- наблюдая за перемещением штампов 10 с помощью видеокамер 13, реализуют контакт штампов 9 со стенками выработки, записывают при этом начальный отсчет индикаторов часового типа 12;- observing the movement of the dies 10 using video cameras 13, the contact of the dies 9 with the walls of the excavation is realized, while the initial count of the dial indicators 12 is recorded;

- производя дальнейшее вращение рукоятки 18, передают сжимающее усилие штампам 9, с одновременной регистрацией их перемещений с помощью видеокамер 13 и индикаторов часового типа 12;- by further rotating the handle 18, they transmit a compressive force to the stamps 9, while simultaneously recording their movements using video cameras 13 and dial indicators 12;

- регистрируя величины крутящего момента и перемещений штампов путем пересчета, определяют характеристики сжимаемости грунтов в данной точке, например, его модуля деформации;- by recording the values of torque and movement of the dies by recalculation, the characteristics of the compressibility of soil at a given point are determined, for example, its deformation modulus;

- меняя положение стола 1 с опорами телескопического типа, устанавливают шарнирно соединенные тяги 8 со штампами 9 к другой по высоте точке выработки, при этом карданная крестовина 6 исключает перекос штанги 5;- changing the position of the table 1 with telescopic supports, install pivotally connected rods 8 with stamps 9 to a different point in the working height, while the cardan cross 6 eliminates the skewing of the rod 5;

- производя аналогичные вышеуказанным операциям процедуры, определяют значение характеристик сжимаемости в данной точке;- performing procedures similar to the above operations, determine the value of the compressibility characteristics at a given point;

- производя сопоставление полученных таким образом характеристик деформационных свойств грунтов, делают вывод о характере и степени закрепления грунтов.- by comparing the characteristics of the deformation properties of soils obtained in this way, they draw a conclusion about the nature and degree of consolidation of the soils.

Заявленное техническое решение позволяет эффективно и надежно определять параметры закрепления грунтов.The claimed technical solution makes it possible to effectively and reliably determine the parameters of soil consolidation.

Claims

A device for determining the parameters of soil consolidation under natural conditions, containing an operating table and a vertical rod, characterized in that the device is equipped with a loading device mounted on the rod and made in the form of a parallelogram of four articulated rods, the rod is made with an external thread and consists of two parts , connected by a cardan cross, and the loading device is mounted on a rod with the possibility of vertical movement along the thread using hinges made with threaded holes, while the loading device is equipped with stamps installed with the possibility of horizontal movement, the outer surface of the stamps is made spherical, corresponding to the diameter of the well, operational the table is installed with the possibility of vertical movement, the device is also equipped with a device for measuring soil deformation, made in the form of dial indicators and video cameras connected to stamps.