RU86741U1 - Установка для изучения изменения давления в поровой воде слабых водонасыщенных грунтов - Google Patents

Abstract

Установка для изучения изменения давления в поровой воде слабых водонасыщенных грунтов, содержащая загружающий шток, секцию трубы с отверстиями, в которую помещен образец грунта, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит электропривод глубинного вибратора, гибкий вал глубинного вибратора, источник глубинного вибровоздействия, частотный преобразователь для изменения интенсивности глубинного вибровоздействия, через который подается питание на электропривод глубинного вибратора, по меньшей мере, один датчик порового давления, представляющий собой последовательно соединенные перфорированную трубку, обернутую фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, капилляр и градуированную стеклянную трубку, зафиксированную вертикально относительно измерительной шкалы, поршень с отверстием в центре для внедрения в образец грунта источника глубинного вибровоздействия, а в секции трубы установлена не пропускающую воду эластичная оболочка, в которую помещен образец грунта, причем эластичная оболочка имеет отверстия, которые совпадают с отверстиями в секции трубы, и через них в образец грунта внедрены перфорированные трубки, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, так, что их стык с эластичной оболочкой герметичен, а стык гибкого вала глубинного вибратора и эластичной оболочки загерметизирован при помощи как минимум одной резиновой манжеты, причем перфорированные трубки, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, расположены на различном расстоянии от источника глубинного вибровоздействия.

Description

Полезная модель относится к механике грунтов и может быть использована для лабораторного изучения изменения давления в поровой воде слабых водонасыщенных грунтов при различной интенсивности глубинного вибровоздействия в условиях одноосного сжатия.

Известна экспериментальная установка для испытания слабых водонасыщенных грунтов методом одноосного сжатия (RU 49994 U1, МКИ G01N 3/24, опубл. 10.12.05.), содержащая не пропускающую воду секцию трубы, в которую помещен образец грунта, загружаемый поршнем с отверстиями. Над поршнем находится грунтовый замок в виде идентичного водонасыщенного грунта. Так же установка включает датчик для определения перемещения частиц скелета грунта (марка), датчик для определения общего и перового давления (мессдоза).

Недостатками данной установки являются: невысокая точность измерения порового и общего давления; при нагружении грунтового замка через металлическую пластину часть нагрузки передается на поршень, что вносит погрешность в величину задаваемой внешней нагрузки и соответственно снижает достоверность результатов.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является экспериментальная установка для испытания грунта методом одноосного сжатия (RU 2213952 С1, МКИ G01N 3/24, опубл. 10.10.03.), содержащая не пропускающую воду секцию трубы, в которую помещен образец грунта, загружаемый поршнем с отверстиями. Над поршнем находится гидравлический замок в виде столба воды, а над ним - заглушка, через которую проходит шток с резиновой манжетой для загружения поршня, причем из заглушки выходит трубка для изменения высоты гидравлического замка.

Недостатками данной установки являются: сила трения, возникающая между загружающим штоком и резиновой манжетой, вносит погрешность в значение общего и порового давления; невысокая точность измерения порового и общего давления.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является имитация заглубленности водонасыщенного двухфазного образца грунта от дневной поверхности и изучение изменения давления в поровой воде при глубинном вибрировоздействии различной интенсивности.

При осуществлении полезной модели поставленная задача решалась за счет достижения технического результата, который заключается в повышении чувствительности, точности измерений, возможности имитации заглубленности водонасыщенного двухфазного образца грунта от дневной поверхности и возможности изучения влияния глубинного вибровоздействия различной интенсивности на изменение давления в поровой воде в лабораторных условиях.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для изучения изменения давления в поровой воде слабых водонасыщенных грунтов содержит электропривод глубинного вибратора, гибкий вал глубинного вибратора, источник глубинного вибровоздействия, частотный преобразователь для изменения интенсивности глубинного вибровоздействия, через который подается питание на электропривод глубинного вибратора, секцию трубы с отверстиями, по меньшей мере, один датчик порового давления, представляющий собой последовательно соединенные перфорированную трубку, обернутую фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, капилляр и градуированную стеклянную трубку, зафиксированную вертикально относительно измерительной шкалы, поршень с отверстием в центре для внедрения в образец грунта источника глубинного вибровоздействия, загружающий шток. Для предотвращения возникновения сил трения между поршнем и стенкой трубы и между поршнем и гибким валом глубинного вибратора обеспечен зазор 2±1 мм. В секции трубы расположена не пропускающую воду эластичная оболочка, в которую помещен образец грунта, причем эластичная оболочка имеет отверстия, которые совпадают с отверстиями в секции трубы, и через них в образец грунта внедрены перфорированные трубки, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, так, что их стык с эластичной оболочкой герметичен, а стык гибкого вала глубинного вибратора и эластичной оболочки загерметизирован при помощи как минимум одной резиновой манжеты. Перфорированные трубки, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, расположены на различном расстоянии от источника глубинного вибровоздействия.

На фиг.1 представлена схема установки, причем для упрощения схемы установки изображение элементов 8 показано с линиями разрыва. На фиг.2 представлен разрез 1-1 фиг.1. На фиг.3 представлен разрез 2-2 фиг.1.

Установка содержит электропривод 1 глубинного вибратора, гибкий вал 2 глубинного вибратора, источник глубинного вибровоздействия 3, частотный преобразователь 4 для изменения интенсивности вибровоздействия, через который подается питание на электропривод 1 глубинного вибратора, секцию трубы 5 с отверстиями, в которую помещена не пропускающую воду эластичная оболочка 6 для предотвращения потерь давления, через отверстия в которой в образец грунта 14 внедрены перфорированные трубки 7, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, капилляры 8, одним концом соединенные с перфорированными трубками 7, а другим - с градуированными стеклянными трубками 9 диаметром не менее 6-и мм, зафиксированными на заданной высоте в строго вертикальном положении при помощи крепления 10 относительно измерительной шкалы 11, поршень 12 с отверстием в центре для внедрения в образец грунта 14 источника глубинного вибровоздействия 3, загружающий шток 13. Данная установка имеет не менее одного датчика порового давления (последовательно соединенных элементов 7, 8, 9), причем перфорированные трубки 7 расположены на различном расстоянии от источника глубинного вибровоздействия 3.

Установка работает следующим образом.

Эластичную оболочку 6 помещают в секцию трубы 5 так, чтобы выполненные в них отверстия совпадали, и устанавливают в эти отверстия перфорированные трубки 7, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, обеспечивая герметичность стыка эластичной оболочки 6 и перфорированных трубок 7, обернутых фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением. Образец грунта 14 с площадью поперечного сечения до 2500 см² и с отношением диаметра d к высоте h от 1:2 до 1:5 помещают в эластичную оболочку 6, внедряют в образец грунта 14 источник глубинного вибровоздействия 3, герметизируют стык эластичной оболочки 6 и гибкого вала 2 глубинного вибратора при помощи как минимум одной резиновой манжеты 15 и загружают штоком 13 через поршень 12. Под действием внешней сжимающей нагрузки N вода через перфорированные трубки 7, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, отфильтровывается в капилляры 8 и наполняет градуированные стеклянные трубки 9. После того, как уровень воды в градуированных стеклянных трубках 9 установится на отметке, соответствующей заданной внешней сжимающей нагрузке N (процесс консолидации завершен), образец грунта 14 подвергают глубинному вибрированию с заданной интенсивностью вибровоздействия. Изменение уровня водяного столба в градуированных стеклянных трубках 9 свидетельствует о величине изменения давления в поровой воде.

Погрешность измерения давления в поровой воде данной установки составляет 10 Па (1 мм водяного столба).

Установка для изучения изменения давления в поровой воде слабых водонасыщенных грунтов отличается высокой чувствительностью, высокой точностью измерений, возможностью имитации заглубленности водонасыщенного двухфазного образца грунта от дневной поверхности и возможностью моделирования глубинного вибрировоздействия различной интенсивности в лабораторных условиях.

Claims (1)

1. Установка для изучения изменения давления в поровой воде слабых водонасыщенных грунтов, содержащая загружающий шток, секцию трубы с отверстиями, в которую помещен образец грунта, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит электропривод глубинного вибратора, гибкий вал глубинного вибратора, источник глубинного вибровоздействия, частотный преобразователь для изменения интенсивности глубинного вибровоздействия, через который подается питание на электропривод глубинного вибратора, по меньшей мере, один датчик порового давления, представляющий собой последовательно соединенные перфорированную трубку, обернутую фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, капилляр и градуированную стеклянную трубку, зафиксированную вертикально относительно измерительной шкалы, поршень с отверстием в центре для внедрения в образец грунта источника глубинного вибровоздействия, а в секции трубы установлена не пропускающую воду эластичная оболочка, в которую помещен образец грунта, причем эластичная оболочка имеет отверстия, которые совпадают с отверстиями в секции трубы, и через них в образец грунта внедрены перфорированные трубки, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, так, что их стык с эластичной оболочкой герметичен, а стык гибкого вала глубинного вибратора и эластичной оболочки загерметизирован при помощи как минимум одной резиновой манжеты, причем перфорированные трубки, обернутые фильтровальным материалом с нулевым сопротивлением, расположены на различном расстоянии от источника глубинного вибровоздействия.