SU1076527A1

SU1076527A1 - Apparatus for determining physical and mechanical propetries of soil

Info

Publication number: SU1076527A1
Application number: SU823475787A
Authority: SU
Inventors: Борис Иванович Далматов; Александр Валентинович Голли; Николай Васильевич Ошурков
Original assignee: Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1982-07-26
Publication date: 1984-02-29

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТА, включающее верхний и нижний анкеры, соединенные между собой штоком, выполненным из двух полых телескопических цилиндров, датчик осевого перемещени и регистрирующую аппаратуру , отличающеес тем, что, с целью расширени диапазона и повышени информативности исследований, оно снабжено прогибомером , датчиками полного и норового давлени и температуры, анкеры выполнень в форме дисков из электропроводного материала , расположены во взаимно перпендикул рной плоскости и соединены со штоком посредством шарниров, выполненных из диэлектрика.A DEVICE FOR DETERMINING THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE SOIL, including the upper and lower anchors, interconnected by a rod made of two hollow telescopic cylinders, an axial displacement sensor and recording equipment, characterized in that, in order to expand the range and increase the informativity of the research, it is equipped with a propelling shaft and a recording equipment, which is equipped with a tool for expanding the range and enhancing the informativity of the propellant. The sensors of full and normal pressure and temperature, anchors made in the form of discs of electrically conductive material, are located in a mutually perpendicular plane and with one with the rod by means of hinges made of a dielectric.

Description

0505

сл ьэ РГзобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени перемещений и внутренних деформаций и физико-механических свойств грунтов. Известен деформометр дл измерени деформации и напр жений в грунтовом массиве , содержа щи и два анкера, соединенных между собой штоком 1. Недостатками данного деформометра вл ютс низка точность и мала информативность . Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл определени физико-механических свойств грунта, включающее верхний и нижний анкеры, соеди . .,„ненные между собой штоком, выполненным из двух полых телескопических цилиндров, датчик осевого перемещени и регистрирующую аппаратуру 2. Недостатками известного устройства вл ютс ограниченный диапазон исследований и низка информативность, обусловленна измерением только деформаций грунта , что не позвол ет охарактеризовать состо ние грунта- и достоверно оценить причины деформаций и учесть эти причины при оценке погрешности измерений. Цель изобретени - расширение диапазона и повышение информативности исследований . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл определени физико-механических свойств грунта, включающее верхНИИ и нижний анкеры, соединенные между собой штоком, выполненным из двух полых телескопических цилиндров, датчик осевого перемещени и регистрирующую аппаратуру , снабжено прогибомером, датчиками полного и порового давлени и температу ры, анкеры выполнены в форме дисков из электропроводного материала, расположены во взаимно перпендикул рной плоскости и соединены со штоком посредством шарниров , выполненных из диэлектрика. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство , разрез, общий вид. Устройство дл определени физико-механических свойств грунта включает верхi-1 НИИ и нижний анкеры 1 и 2, соединенные между собой штоком, выполненным из двух полых телескопических цилиндров 3 и 4, а также датчик осевого перемешени , содержащий упругую пластину 5 с закрепленными на ее поверхности тензодатчиками 6. Упруга пластина 5 закреплена одним концом в цилиндре 4, а другим концом упираетс в наклонную плоскость 7 цилиндра 3. Анкеры 1 и 2 установлены в взаимно перпендикул рной плоскости, выполнены в форме дисков, изготовленных из электропроводного металла, например бериллевой бронзы, и соединены с телескопическими цилиндрами 3 и 4 посредством шарниров 8 и 9, выполненных из диэлектрика. Каждый из анкеров 1 и 2 снабжен датчиками полного и порового давлени , состо щими из перфорированной мембраны 10, влагонепроницаемой мембраны 11 с датчиком ее деформации - тензорезистором 12 - и влагопроницаемой мембраны 13 с датчиком ее деформации - тензорезистором 14 - и датчиками 15 и 16 температуры. Тензодатчик 6, тензорезисторы 12 и 14, датчики 15 и 16 температуры, а также анкеры 1 и 2 соединены проводами с вторичными приборами, преимущественно с цифровом мостом сопротивлени (не показано ). Прогибомер 17 соединен с анкером 1 посредством струны 18, расположенной в обсадной трубе 19. Отношение диаметра анкеров вы- соте лежит в пределах 0,05 - 0,1, а рассто ние между анкерами 1 и 2 2D Н Z, Д - диаметр верхнего и нижнего анН - ддина щтока; Z - наибольша толщина исследуемого сло грунта. Устройство дл определени физико-механических свойств грунта работает следующим образом. Устройство устанавливают в стенку предварительно пробуренной скважины путем вдавливани анкеров 1 и 2. Вдавливание анкеров может осуществл тьс либо одновременно , либо поочередно: сначала анкера 1, затем анкера 2. Шарниры 8 и 9 позвол ют в последнем случае избежать погрешностей измерений, вызванных неравномерной деформацией исследуемого грунта при внедрении в него анкеров 1 и 2 устройства. Вдавливание анкеров 1 и 2 может осуществл тьс также вручную, например в стенку шурфа. Минимальное рассто ние между анкерами 1 и 2 в момент их внедрени должно составл ть 2D. Провода от устройства дл определени физикомеханических свойств грунта вывод т на поверхность грунта к вторичным измерительным приборам. Струну 18 сквозь обсадную трубу, заполненную консистентной смазкой, также вывод т на поверхность .Il. JlUlVj(J.V JJI-UiJV//Jl,/l л11 Ы11 VLJX- К И 1 LJ . соедин ют с прогибомером 17. Выработку (скважину или шурф) заполн т с извлеченным грунтом с послойным его уплотнением или заполн ют тиксотропным раствором. После заполнени выработки „Q вторичным приборам регистрируют нулевые отсчеты, По показани м тензодатчика 6 регистри руют начальное рассто ние между анкерами 1 и 2. По измерению удельного электрического сопротивлени грунта между анкерами 1 и 2 устанавливают соответствие этой величины влажности грунта, определенной стандартным методом.ДеформацииThe WG acquisition is related to measurement technology and can be used to measure displacements and internal deformations and the physicomechanical properties of soils. A deformer is known for measuring the strain and stresses in a soil massif, containing two anchors interconnected by a rod 1. The disadvantages of this deformer are low accuracy and low informativity. Closest to the present invention is a device for determining the physicomechanical properties of the soil, including the upper and lower anchors, the connectors. ., Between each other, a rod made of two hollow telescopic cylinders, an axial displacement sensor and recording equipment 2. The disadvantages of the known device are the limited range of studies and low information content due to the measurement of soil deformations only, which does not allow to characterize the state of the soil- and reliably assess the causes of deformations and take these factors into account when assessing the measurement error. The purpose of the invention is to expand the range and increase the informativeness of research. The goal is achieved by the fact that the device for determining the physical and mechanical properties of the soil, including the upper ROD and the lower anchors, interconnected by a rod made of two hollow telescopic cylinders, an axial displacement sensor and recording equipment, is equipped with a deflector, full and pore pressure sensors, and temperature Anchors are made in the form of discs of electrically conductive material, are located in a mutually perpendicular plane, and are connected to the stem by means of hinges made of diesels ktrika. FIG. 1 shows the proposed device, section, general view. A device for determining the physical and mechanical properties of the soil includes the upper i-1 scientific research institute and lower anchors 1 and 2 interconnected by a rod made of two hollow telescopic cylinders 3 and 4, as well as an axial stirring sensor containing an elastic plate 5 attached to its surface load cells 6. The elastic plate 5 is fixed at one end in the cylinder 4, and at the other end abuts the inclined plane 7 of the cylinder 3. The anchors 1 and 2 are installed in a mutually perpendicular plane, made in the form of discs made of electric conductive metal, for example, beryllium bronze, and are connected to telescopic cylinders 3 and 4 by means of hinges 8 and 9, made of a dielectric. Each of the anchors 1 and 2 is equipped with full and pore pressure sensors, consisting of a perforated membrane 10, a moisture-proof membrane 11 with a strain sensor - a strain gauge 12 - and a moisture-permeable membrane 13 with a strain sensor - a strain gauge 14 - and temperature sensors 15 and 16. The strain gauge 6, the strain gauges 12 and 14, the temperature sensors 15 and 16, as well as the anchors 1 and 2 are connected to the secondary devices, mainly with a digital resistance bridge (not shown). Probe 17 is connected to the anchor 1 by means of a string 18 located in the casing 19. The ratio of the diameter of the anchors lies within 0.05 to 0.1, and the distance between the anchors 1 and 2 2D N Z, D is the diameter of the top and lower ANN - Ddina Schtok; Z - the greatest thickness of the soil layer under study. A device for determining the physicomechanical properties of the soil works as follows. The device is installed in the wall of the pre-drilled well by pressing in the anchors 1 and 2. The pressing in the anchors can be carried out either simultaneously or alternately: first anchor 1, then anchor 2. Hinges 8 and 9 allow in the latter case to avoid measurement errors caused by uneven deformation of the test soil when introducing into it the anchors 1 and 2 devices. Indentation of the anchors 1 and 2 can also be carried out manually, for example, into the wall of the hole. The minimum distance between anchors 1 and 2 at the time of their introduction should be 2D. The wires from the device for determining the physical and mechanical properties of the soil are brought to the surface of the soil to secondary measuring devices. The string 18 through the casing filled with grease is also brought to the surface .Il. JlUlVj (JV JJI-UiJV // Jl, / l L11 L11 VLJX-K AND 1 LJ. Are connected to a deflector 17. The working out (well or hole) is filled with the extracted soil with its layer-by-layer compaction or filled with thixotropic solution. After filling “Q” secondary devices register zero readings. According to the readings of strain gauge 6, the initial distance between anchors 1 and 2 is recorded. By measuring the specific electrical resistance of the soil between anchors 1 and 2, this value of soil moisture is determined according to a standard method.

исследуемого сло массива регистрируют путем измерени перемещени цилиндров 3 и 4 путем измерени изгиба пластины 5 посредством тензодатчика 6, образующего с компенсационным тензорезистором внутренний полумост, соединенный проводами с внещним полумостом вторичного прибора. Компенсационный тензорезистор (не показан ) может быть установлен на внутренней поверхности цилиндра 4.The studied layer of the array is recorded by measuring the movement of cylinders 3 and 4 by measuring the bend of the plate 5 by means of a strain gauge 6, which forms an internal half-bridge connected with an external half-bridge of the secondary device with the compensation strain-gauge. A compensation strain gauge (not shown) can be mounted on the inner surface of cylinder 4.

Деформацию массива грунта, расположенного выще сло , в котором расположен анкер 2, регистрируют посредством прогибомера 17, соединенного с анкером 1 струной 18, пропущенной через обсадную трубу 19, заполненную консистентной смазкой . Вертикальное полное напр жение грунта на исследуемом горизонте регистрируют путем измерени изгиба мембраны 13, устроенной на анкере 1, посредством тензорезистора 14. Горизонтальное полное напр жение грунта на исследуемом горизонте регистрируют путем измерени изгиба мембраны 13, устроенной на анкере 2, посредством тензорезистора 14.The deformation of the soil mass located above the layer in which the anchor 2 is located is recorded by means of a defibometer 17 connected to the anchor 1 by a string 18 passed through a casing 19 filled with grease. The vertical total stress of the soil on the studied horizon is recorded by measuring the bend of the membrane 13 arranged on the anchor 1 by means of a strain gauge 14. The horizontal total voltage of the soil on the studied horizon is recorded by measuring the bend of the membrane 13 arranged on the anchor 2 by means of the strain gauge 14.

Датчики давлени в поровой жидкости, размещенные в анкерах 2 и 1 и представл ющие собой мембраны 11 с наклеенными тензорезисторами 12, позвол ют регистрировать поровое давление в исследуемом слоеPressure sensors in the pore fluid, placed in anchors 2 and 1 and representing membranes 11 with glued strain gauges 12, allow recording the pore pressure in the test layer.

грунта. По разности одновременно зарегистрированных величин порового давлени можно оценить анизотропность грунта.ground. From the difference in simultaneously recorded pore pressure values, the anisotropy of the soil can be estimated.

Измерение температуры в исследуемом слое регистрируют путем измерени электрического сопротивлени датчиков 15 температуры , устроенных в анкерах и 2. Так как терморезисторы устроены внутри анкеров, то по вл етс вoзмoжнotть регистрировать температуру самого устройства и учитывать вли ние температурных напр жений и деформаций устройства как систематическую ошибку измерений.Temperature measurement in the test layer is recorded by measuring the electrical resistance of temperature sensors 15 arranged in anchors and 2. Since the thermistors are arranged inside the anchors, it is possible to record the temperature of the device itself and take into account the effect of temperature stresses and deformations of the device as a systematic measurement error .

Измерение электрического сопротивлени грунта между двум анкерами 1 и 2 и с одновременной регистрацией рассто ни между поверхностью грунта и устройства позвол ет исследовать процессы промерзани и оттаивани грунта одновременно с регистрацией напр женно-деформированного состо ни .Measuring the electrical resistance of the soil between the two anchors 1 and 2 and simultaneously recording the distance between the soil surface and the device makes it possible to investigate the processes of soil freezing and thawing simultaneously with the recording of the stress-strain state.

Применение предлагаемого устройства позвол ет одновременно определ ть деформационные характеристики физикомеханических свойств грунта путем замера температуры, полного и порового давлени грунта и учесть вли ние этих природных факторов при определении деформации .The use of the proposed device allows simultaneously determining the deformation characteristics of the physical and mechanical properties of the soil by measuring the temperature, total and pore pressure of the soil and taking into account the influence of these natural factors in determining the deformation.

Claims

DEVICE FOR DETERMINING PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF SOIL, including upper and lower anchors interconnected by a rod made of two hollow telescopic cylinders, an axial displacement sensor and recording equipment, characterized in that, in order to expand the range and increase the information content of studies, it is equipped with a deflection gauge, gauges of full and pore pressure and temperature, anchors are made in the form of disks of electrically conductive material, are located in a mutually perpendicular plane and the joint with a rod by means of hinges made of dielectric.