RU6627U1

RU6627U1 - INSTRUMENT FOR DETERMINING THE HUMIDITY OF WATER CONDUCTIVITY OF THAW CONNECTED SOILS OF DISTURBED STRUCTURE BY THE NONSTATIONARY METHOD

Info

Publication number: RU6627U1
Application number: RU97106667/20U
Authority: RU
Inventors: И.А. Золотарь; Г.И. Собко; Ю.Г. Лазарев
Original assignee: Золотарь Израиль Абрамович; Собко Геннадий Иванович; Лазарев Юрий Георгиевич
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-05-16

Abstract

1. Прибор для определения коэффициента влагопроводности талых связных грунтов нарушенной структуры нестационарным методом, содержащий разъемный полый цилиндр-грунтонос, электрический датчик влажности, сосуд с подпитывающей водой, форму для фильтра, регистрирующее устройство в виде моста переменного тока, отличающийся тем, что разъемный полый цилиндр-грунтонос снабжен съемной днищевой крышкой и съемной насадкой с резьбовым соединением с трубкой плотномера-влагомера Ф.Е.Колясева.2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что использован плоский электрический датчик влажности, который установлен на уплотняющем штампе плотномера-влагомера Ф.Е.Колясева.3. Прибор по п.1, отличающийся тем, что форма для фильтра соединена с питающей камерой и образует с ней два сообщающихся сосуда, в которых поддерживается постоянный уровень воды.4. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве питающего сосуда использован сосуд Мариотта, верхняя грань косого отверстия которого расположена на одном уровне с поверхностью фильтра в форме.1. A device for determining the coefficient of moisture conductivity of thawed cohesive soils of a disturbed structure by an unsteady method, comprising a detachable hollow soil cylinder, an electric humidity sensor, a vessel with feed water, a filter mold, a recording device in the form of an AC bridge, characterized in that the detachable hollow cylinder gruntonos is equipped with a removable bottom cover and a removable nozzle with a threaded connection to the tube of the densitometer-moisture meter F.E.Kolyaseva. 2. The device according to claim 1, characterized in that a flat electric humidity sensor is used, which is installed on the sealing stamp of the densitometer-moisture meter F.E. Kolyaseva. 3. The device according to claim 1, characterized in that the filter mold is connected to the supply chamber and forms two communicating vessels with it, in which a constant water level is maintained. The device according to claim 1, characterized in that a Marriott vessel is used as the supply vessel, the upper edge of the oblique opening of which is located at the same level with the filter surface in the mold.

Description

Полезная модель относится Р; области строительства -ан.томобильных и железных дорог и может найти применение при оценке пригодности связных грунтов к использовадию в земляных сооружениях и в качестве грунтоЕОго основанкя в районах с сезонным промерзанием.The utility model relates to P; the field of construction is automobile and railroads and may find application in assessing the suitability of cohesive soils for use in earthworks and as a groundwater base in areas with seasonal freezing.

Известен способ определения коэффициента влагопроводности связных грунтов и прибор НИИ Ленгипротранс для его осуществления С 1 ,состоящий из набора гильз для увлажнения образцов,загрузочных (против набухания) гирь,ванночек под гильзы,винтового приспособления для уплотнения образцов,рюмплекта дисков с отверстиями ,днища-вкладыша.A known method for determining the coefficient of moisture conductivity of cohesive soils and the Scientific Research Institute Lengiprotrans device for its implementation C 1, consisting of a set of sleeves for moistening samples, loading (anti-swelling) weights, baths for sleeves, screw devices for sealing samples, rumpled disks with holes, bottom insert .

При экспериментальном определении коэйициента влагопроводности должны выполняться граничные условия .определенные при интегрировании кривой влажности для полубесконечного грунтового массива ,а именно :In the experimental determination of the coefficient of moisture conductivity, the boundary conditions must be satisfied. Defined when integrating the humidity curve for a semi-infinite soil mass, namely:

начальная влажность и плотность грунтового образца должны быть равномерно распределены по его объему ;the initial moisture and density of the soil sample should be evenly distributed over its volume;

образец,увлажняемый через нижнюю поверхность,не должен изменять влажность на верхней поверхности. При подходе фронта увлажнения к ней опыт прекращается;A sample wetted through the bottom surface must not change the humidity on the top surface. With the approach of the humidification front to it, experience ceases;

увлажнение образца должно происходить безнапорно с постояннойsample wetting should occur non-pressure with constant

интенсивностью,intensity

Подготовленная к испытанию проба грунта уплотняется на приспособлении для уплотнения до предварительно расчитанной фиксированной отметки,обуславливающей достижение грунтом требуемой плотности, что допускает большие погрещности ,так как таким способом сложно фиксировать достаточность уплотнения.Далее,после взвешивания, образец устанавливается в поддон, где у нижней поверхности образца дается небольшой слой воды,поддерживаемый в процессе всего назьш ения,и засекается время начала водонасщения.Уровень воды в поддоне контролируется визуат.но и поддерживается постоянно путем периодического добавления,что не позволяет достигнуть безнапорного и равномерного увлажнения образца .Верхняя часть образца во избежание испарения воды через его поверхность закрывается двумя кружками фильтровальной бумаги на которые для недопущения набухания дается пригрузка.Признаком достаточности увлажнения принято считать впитывание образцом 10-15 г воды,что устанавливается контрольным взвешиванием,тем самым время увлажнения фиксируется не точно и необходимое граничное условие о недопущении увлажнения верхней поверхности образца сверх начальной влажности не выполняется .The soil sample prepared for testing is compacted on the compaction tool to a previously calculated fixed mark, which determines that the soil reaches the required density, which allows for large errors, since it is difficult to fix the compaction adequacy in this way. Further, after weighing, the sample is placed in a pallet, where at the lower surface the sample is given a small layer of water, maintained during the entire process, and the start time of the water supply is detected. The water level in the pan is controlled visual and is maintained constantly by periodically adding, which does not allow to achieve pressureless and uniform wetting of the sample. The upper part of the sample is closed by two circles of filter paper to prevent water from evaporating through its surface. They are used to prevent swelling. Absorption of the sample is considered to be a sign of sufficiency 10-15 g of water, which is established by control weighing, thereby the moistening time is not fixed accurately and the necessary boundary condition for under uschenii wetting the upper surface of the sample over the initial moisture not performed.

Коэ(|к|)ициент влагопроводности вычисляется по завис1 мости :Coe (| k |) the moisture conductivity index is calculated by the dependence:

1/ ,J 3LJooТ1 /, J 3LJooТ

w тгг-о L(4,-V/,)w tgg-o L (4, -V /,)

где Г - время насыщения,ч;where G is the time of saturation, h;

( - количество впитавшейся в образец воды,г;(- amount of water absorbed into the sample, g;

cL - внутренний диаметр формы,см;cL is the inner diameter of the form, cm;

- исходная плотность скелета грунта при начальной- the initial density of the skeleton of the soil at the initial

влажности, г/см ,humidity g / cm

начальная влажность образца,близкая к опт1Шальной,%; полная влагоемкость испытуемого грунта, %. initial sample moisture close to optimal 1%,%; full moisture capacity of the test soil,%.

В качестве прототипа выбран прибор для определения коэсйициента влагопроводности конструкции В.М.Маркуца С S ,состоящий из полого цилиндра-грунтоноса,игольчатого датчика влажности кондуктометрического принципа действия ,промежуточного фильтра из крупного песка,регистрирующего прибора в виде моста переменного тока.As a prototype, a device was selected for determining the coefficient of moisture conductivity of the design of V.M. Markuts C S, consisting of a hollow soil-bearing cylinder, a needle moisture sensor of conductometric principle of operation, an intermediate filter of coarse sand, recording the device in the form of an AC bridge.

К недостаткам прототипа можно отнести :The disadvantages of the prototype include:

1.Недостаточная точность ,обусловленная тем,что примененный для фиксации момента достижения верхнего торца образца фронтом увлажнения игольчатый электрический датчик влажности нарушает целостность испытуемого грунта,а уровень воды в поддоне поддерживается неизменным путем периодического добавления,необходимость в котором определяется визуально.1. Insufficient accuracy, due to the fact that the needle-shaped electric moisture sensor used to fix the moment of reaching the upper end of the sample by the moistening front violates the integrity of the test soil, and the water level in the pan is maintained unchanged by periodic addition, the need for which is determined visually.

2.Трудоемкость процесса ,определяемая необходимостью использования пресса для предварительного уплотнения образца грунта нарушенной структуры .2. The complexity of the process, determined by the need to use a press for preliminary compaction of a soil sample of a disturbed structure.

Технической задачей полезной модели является повышение репрезентативности получаемых результатов,снижение трудоемкости процесса испытания.The technical task of the utility model is to increase the representativeness of the results obtained, reducing the complexity of the test process.

( 1( one

разъемный полый цилиндр-грунтонос снабжен съемной днищевой крышкой и съемной насадкой с резьбовым соединением с трубкой плотномера-влагомера Ф.Е.Колясева.Использован плоский электрический датчик влажности,который установлен на уплотняющем штампе плотномера-влагомера Ф.Е.Колясева.Форма для фильтра соединена с питакщей ка1 1ерой и образует с ней два сообщающихся сосуда, в которых поддерживается постоянный уровень воды.В качестве питающего сосуда использован сосуд Мариотта,верхняя грань косого отверстия которого расположена на одном уровне с поверхностью фильтра в форме.The detachable hollow soil cylinder is equipped with a removable bottom cover and a removable nozzle with a threaded connection to the tube of the F.E.Kolyasev densitometer-hydrometer. A flat electric humidity sensor is used, which is installed on the sealing die of the F.E.Kolyasev densitometer-hydrometer. The form for the filter is connected with a feeding chamber and forms two communicating vessels with it, in which a constant water level is maintained. As a feeding vessel, a Marriott vessel is used, the upper face of the oblique opening of which is located on one the ram with the shaped surface of the filter.

На фиг.1 представлен прибор состоящий из трубки 1 плотномера-вл.агомера Ф.Е.Колясева с тарированной пружиной 2 , уплотняющ11м штампом 3 ,на котором размещен плоский электрический датчик влажности 4,рукоять с винтом 5,измерительной шкалы пружины 6,разъемного полого цилиндра-грунтоноса 7,состоящего из верхней наоадки 8,центральной части 9 и съемной днищевой крышки ,формы для фильтра 11,наполненной крупным песком 12,соединительной трубки 13,питающей камеры 14 с подводящей трубкой 15,питающего сосуда 16 с водомерной шкалой 17,регистрирующего прибора в виде моста переменного тока 18,подключающегося через разъем трубки 19.Figure 1 presents the device consisting of a tube 1 densitometer-ow.agomer F.E. Kolyasev with a calibrated spring 2, sealing 11m stamp 3, on which is placed a flat electric humidity sensor 4, a handle with a screw 5, the measuring scale of the spring 6, detachable hollow soil cylinder 7, consisting of a top nozzle 8, a central part 9 and a removable bottom cover, a mold for a filter 11 filled with coarse sand 12, a connecting pipe 13, a supply chamber 14 with a supply pipe 15, a supply vessel 16 with a water meter scale 17, recording appliance in v e ac bridge 18 that connects through a tube connector 19.

Прибор работает следующим образом.Отобраная проба грунта размельчается и высушивается,а затем увлажняется водой до влажности, близкой к оптимальной. Увлажненный грунт загружается в полый цилиндр-грунтонос 7 до верхнего обреза центральной части 9,с подсоединенной днищевой крьппкой.Цилиндр-грунтонос навинчивается на трубку 1 и врацением рукояти с винтом 5 уплотняется нагрузкой в 3,5 кг/см,определяемой по шкале 6,что с достаточной точностью обеспечивает достижение коэ(|х|)ициента уплотнения равного 1 3 3. После уплотнения цилиндр-грунтонос 7 с уплотненным грунтом отсоединяется от трубки.В случае превьш1ения поверхности образца над верхним обрезом центральной части 9,верхняя насадка 8 снимается и излишек грунта аккуратно срезается ножом. Грунтовый образец в цилиндре-грунтоносе с точностью до 1 г взвешивается на весах,после чего определяется плотность скелета грунта (1) по зависимости :The device works as follows. The selected soil sample is crushed and dried, and then moistened with water to a humidity close to optimal. The moistened soil is loaded into the hollow soil cylinder 7 to the upper edge of the central part 9, with a bottom screw attached. The soil cylinder is screwed onto the tube 1 and rotated by the handle with a screw 5 it is sealed with a load of 3.5 kg / cm, determined on a scale of 6, which with sufficient accuracy ensures that the coefficient of compaction (| x |) of the compaction factor is equal to 1 3 3. After compaction, the soil cylinder 7 with the compounded soil is disconnected from the tube. If the surface of the sample is above the upper edge of the central part 9, the upper nozzle 8 removes Excessive soil is carefully cut with a knife. A soil sample in a soil-carrying cylinder is weighed to an accuracy of 1 g on a scale, after which the density of the soil skeleton is determined (1) according to:

с ) - )from ) - )

где : where:

веса стакана с грунтом и пустого стакана, г :. У/ц- начальная влажность грунта., г/г ; V - объем грунта в стакане,см.weight of a glass with soil and an empty glass, g:. Y / c - initial soil moisture., G / g; V is the volume of soil in a glass, see

Форма для фильтра 11 наполняется крупным песком с тщательным выравниванием его поверхности по внутреннему обрезу формы. Питающий сосуд 16 заполняется водой и навинчивается на подводя1Д ю трубку 15 питающей камеры 14.После увлажнения песка и стабилизации уровня воды в питающем сосуде по водомерной шкале 1 отмечается ее исходный уровень Нц.The mold for the filter 11 is filled with coarse sand with careful alignment of its surface along the inner edge of the mold. The supply vessel 16 is filled with water and screwed onto the supply pipe 15 of the supply chamber 14. After the sand is moistened and the water level in the supply vessel is stabilized, the initial level Nc is noted on the water meter scale 1.

Цилиндр-грунтонос 7 навинчивается на трубку 1 так,чтобы уплотняющий штамп 3 свободно опускался на поверхность грунтового образца.Снимается днищевая крышка .The soil cylinder 7 is screwed onto the tube 1 so that the sealing stamp 3 freely falls onto the surface of the soil sample. The bottom cover is removed.

К разъему трубки 19 подсоединяется контактный шнур измерительного блока 18,после чего производится его- включение.To the connector of the tube 19 is connected the contact cord of the measuring unit 18, after which it is turned on.

Трубка 1 с подсоединенным цилиндром-грунтоносом 7 устанавливается в форму для фильтра 11.The tube 1 with the connected cylinder soil pump 7 is installed in the mold for the filter 11.

Срабатывание датчика влажности,ведущее к возникновению электрического тока в измерительной диагонали мостовой схемы регистрирующего прибора 18 свидетельствует о завершении увлажнения, после чего по водомерной шкале 17 отмечается конечный уровень воды Нк в питающем сосуде.Количество впитавшейся в образец грунта воды ( CL ) равно разнице показателей Нн - НкВремя увлажнения образца ( tT ) определяется по показанию та1шера,включаемого при установке трубки с образцом в цилиндре-грунтоносе на (|юрму для фильтра и останавливаемого при срабатывании датчика влажности.A humidity sensor triggering an electric current in the measuring diagonal of the bridge circuit of the recording device 18 indicates the completion of humidification, after which the final water level Нк in the supply vessel is indicated on the water meter scale 17. The amount of water (CL) absorbed into the soil sample is equal to the difference in the Нн values - НкThe sample wetting time (tT) is determined by the reading of the tachera, which is turned on when the tube with the sample in the soil-carrying cylinder is installed on (| the filter for the filter and stopped when it is humidity sensor.

Производится вычисление коэффициента влагопроводности грунта по зависимости :The calculation of the coefficient of moisture conductivity of the soil according to:

w-,rzrd. )fi где : пьw-, rzrd. ) fi where: pi

Uw,,,J ( 2 влажность соответствующая полной влагоемкости, при коэффициенте уплотнения Ку 1.0 равна : NV i/«..-J/A .где: А - удельная плотность частиц грунта, .: 2,68 - для супесей;2,70 - для суглинков; 2,72 - для глин.С 1 Uw ,,, J (2 humidity corresponding to the full moisture capacity, with a compaction coefficient Ku 1.0 equal to: NV i /, ...- J / A. Where: А - specific density of soil particles,.: 2.68 - for sandy loam; 2, 70 - for loam; 2.72 - for clay. C 1

С -время увлажнения ,час;C is the moisturizing time, hour;

( -количество впитавшейся воды,г;(- amount of absorbed water, g;

/ -начальная влажность грунта,г/г./ - initial soil moisture, g / g.

cL -диаметр грунтового образца,равный 4.8 см.cL is the diameter of the soil sample equal to 4.8 cm.

Предлагаемая конструкция прибора позволяет производить уплотнение грунтового образца без применения пресса или другого уплотняющего устройства.При этом достигается формование грунтовых образцов с одинаковым объемом и равномерно распределенной плотностью. Плоский электрический датчик влажности не нарушает целостности грунтового образца.Конструкция формы для фильтра с питающей камерой и питающим сосудом в виде трубки Мариотта обеспечивает постоянный уровень воды на нижней поверхности образца и безнапорность его увлажнения. Тем самьлм точность полученных в ходе опыта результатов повышается ,а трудозатраты на его проведение сокращаются. Для изготовления прибора не требуется существенных затрат,а модификация прибора Ф.Е.Колясева не изменяет его изначального предназначения.The proposed design of the device allows compaction of the soil sample without the use of a press or other sealing device. In this case, the formation of soil samples with the same volume and uniformly distributed density is achieved. A flat electric moisture sensor does not violate the integrity of the soil sample. The design of the filter mold with a supply chamber and a supply vessel in the form of a Marriott tube ensures a constant water level on the lower surface of the sample and a pressure-free moistening. Thus, the accuracy of the results obtained during the experiment increases, and the labor costs for its implementation are reduced. For the manufacture of the device does not require significant costs, and the modification of the device F.E.Kolyaseva does not change its original purpose.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ :SOURCES OF INFORMATION :

1.Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд.Под редакцией проф.И.А.Золотаря,Н.А.Пузакова,В.М.Сиденко.М.: Транспорт.,1971 г.1.Water and heat conditions of the subgrade and road pavement. Edited by Prof. I.A. Zolotarya, N.A. Puzakova, V.M. Sidenko.M .: Transport., 1971.

Е.В.М.Маркуц. Определение коэффициента капиллярной диффузии в грунтах земляного полотна.Автомобильные дороги N4,1985 г., с.22-23.E.V.Markuts. Determination of the coefficient of capillary diffusion in the soil of the subgrade. Automobile roads N4.1985, p. 22-23.

3.Руководство к лабораторным и полевым занятиям по инженерной геологии и грунтоведению.Л.:ВАТТ.,1963 г.3. A guide to laboratory and field studies in engineering geology and soil science. L.: WATT., 1963

- 5 АВТОРЫ: „ Золотарь И. А.- 5 AUTHORS: „Zolotar I.A.

Claims

1. A device for determining the coefficient of moisture conductivity of thawed cohesive soils of a disturbed structure by an unsteady method, comprising a detachable hollow soil cylinder, an electric humidity sensor, a vessel with feed water, a filter mold, a recording device in the form of an AC bridge, characterized in that the detachable hollow cylinder gruntonos is equipped with a removable bottom cover and a removable nozzle with a threaded connection to the tube of the densitometer-moisture meter F.E.Kolyaseva.

2. The device according to claim 1, characterized in that a flat electric humidity sensor is used, which is installed on the sealing stamp of the density meter-moisture meter F.E. Kolyasev.

3. The device according to claim 1, characterized in that the filter mold is connected to the supply chamber and forms two communicating vessels with it, in which a constant water level is maintained.

4. The device according to claim 1, characterized in that the Mariotte vessel is used as the supply vessel, the upper side of the oblique opening of which is located at the same level with the filter surface in the mold.