SU1081274A1

SU1081274A1 - Apparatus for investigating soil properties

Info

Publication number: SU1081274A1
Application number: SU833545508A
Authority: SU
Inventors: Лено Самвелович Амарян; Владимир Васильевич Иванов; Виктор Николаевич Малышев
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1983-01-26
Publication date: 1984-03-23

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ, включаюшее корпус, распорное приспособление с приводом, штамп дл создани вертикальной нагрузки с приводом и измерительными приспособлени ми, отличаюш е е с тем, что, с целью расширени области применени и повышени надежности исследовани грунтов, оно снабжено крыльчаткой со штангами, верхн из которых снабжена измерителем вертикальных перемещений, корпус выполнен с пазами, распорное приспособление - в виде цилиндрических штампов с роликами, установгленных в пазах корпуса, а привод распорного приспособлени выполнен в виде гидроцилиндра и толкател с наклонными пазами, соединенного с гидроцилиндром с возможностью взаимодействи с роли.ками штампов распорного приспособлени , при этом крыльчатка установлена с возможностью взаимодействи своей верхней частью со штампом дл создани вертиг кальной нагрузки. 2.Устройство по п. 1, отлича (Л ют е е с тем, что рабоча поверхность штампов распорного приспособлени выполнена сменной. 3.Устройство поп. 1, отличающеес тем, что, штамп дл создани вертикальной нагрузки и штампы распорного приспособлени снабжены термоэлементами .1. DEVICE FOR RESEARCH OF PROPERTIES OF GROUNDS, including a housing, a spacer with a drive, a stamp for creating a vertical load with a drive and measuring devices, characterized in that it is equipped with an impeller in order to expand the field of application and improve the reliability of soil testing. with rods, the upper of which is equipped with a gauge of vertical displacements, the body is made with grooves, the spacer is in the form of cylindrical dies with rollers mounted in the body grooves, and The drive of the spacer is made in the form of a hydraulic cylinder and a pusher with inclined grooves connected to a hydraulic cylinder with the ability to interact with the role of the spacer punches, while the impeller is mounted so that its upper part can interact with the die to create a vertical load. 2. The device according to claim 1, which is different (L ee so that the working surface of the spacer dies is interchangeable. 3. Device pop 1, characterized in that the stamp for creating a vertical load and the spacer dies are equipped with thermoelements.

Description

Изобретение относитс к инженерным изыскани м в строительстве, в частности к устройствам дл опрецелени механических свойств грунтов в полевых услови х Известно устройство ал определени сжимаемости и прочности гр5Т1тов, со- цержащее корпус с гидроцилинарами и,распорными штампами, св занными с нагрузочным и измерительным приспособлс- ни ми, а также механизмом сдвига l. Известно также устройство дл определени прочностных и деформационных свойств грунта,-содержащее корпус, в . котором пропущена штанга с крыльчаткой штамп с эластичной оболочкой, нагрузочное и измерительное приспособлени 2j. Недостатками устройств вл ютс .ограниченность получаемой информации о физико-механических свойствах исследуемого грунта на заданной отметке, а также недостаточна точность измерительных приспособлений. Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл исследовани свойств грунтов, включающее корпус, распорное приспособление с приводом, штамп дл создани вертикальной нагрузки с приводом и измерительными приспособлени ми 3J . Недостатками известного устройства вл ютс невозможность комплексных исследований свойств грунтов одним устройством в .зацанной точке пространства , а также невысока точность получаемых результатов, котора опрецел ет с лишь точностью измерительных приспособлений . Цель изобретени - расширение области применети и повышение надежности исследовани грунтов. Цель достигаетс тем, что устройство дл исследовани свойств грунтов, включающее корпус, распорное приспособ ление с приводом, штамп дл создани вертикальной нагрузки fc приводом и измерительными приспособлени ми, снабжено крыльчаткой со штангами, верхн из которых снабжена измерителем ве{ тикальных перемещений, корпус выполнен с пазами, распорное приспособление в виде цилиндрических штампов с ролика ми, установленных в пазах корпуса, а привод распо|жого приспособлени вьшол нен в виде гидроцилиндра и толкател с наклонными пазами, соединенного с гиц1рс хнлинцром с возможностью вааимоцейс ВИЯ с роликами штампов распорного при спсюобпени , при этом крыльчатка установлена с возможностью взаимодействи своей верхней частью со штампом дл создани вертикальной нагрузки. Рабоча поверхность штампов распори ного приспособлени выполнена сменной. Кроме того, штамп дл создани верьтикальной нагрузки и штампы распорного приспособлени снабжены термоэлементами .На фиг. 1 изображена схема устройства в статическом состо нии; на фиг. 2 виц А на фиг. 1; на фиг. 3-6 - схемы работы устройства при различных видах Испытаний грунтов. Устройство дл исследовани свойств грунтов (фиг. 1 и 2) состоит из рабочего органа 1, нагрузочного приспособлени в виде автоматизированной гидравлической станции 2, измерительных приспособлений 3-5 и соединительных трубопроводов 6. Рабочий орган 1 в верхней части корпуса 7 с пазами имеет распорное приспособление , выполненное в виде цилиндрических штампов 8 с роликами 9, привод распорнсв о приспособлени в виде гидроцилиндра Ю двустороннего действи с поршнем 11 и полым штоком 12, со&дине ного с. толкателем 13. Полый шток в верхней части имеет креттление дл тросика 14 привода измерительного приспособлени 3 дл измерени перемещений штампов 8. Полый шток 12 жестко соединен с наклонными пазами 15 дл перекатывани роликов 9. В нижней части корпуса 7 размещен штамп 16 дл создани вертикальной нагрузки, соеаи- ненный с привоцом - гидроцилиндром 17 и двум измерительными приспособлени ми 4 и 5. В центральной части штампа посреасчвом ребер жесткости эакреплш стакан 18, в котором свободно размещена крыльчатка 19 вращательного среза со штангами 20, верхн из которых снабжшш измерителем 5 вертикальных перемещений. Штампы 8 распорного при способлени и штамп 16 оснащаютс термоэлементами дл проведени термопрессиометрических и термош тамповых испыта- НИИ мерзлых грунтов. Устройство работает следующим образом . На заданную рабочую отметку в сква жину погружают рабочий орган 1 с убрав нъйл цилинарическимн штампами 8 н штампом 16 в корпусе 7, гиароципина- ры 10 и 17 соедин ют трубопроводам и с гидростанпией, собирают и устанавливают измерителЫ1ые приспособлени 3-5. Цл проведени прессиометрических испытаний грунта стенок скважины пав- ление на грунт переаают через цилинцрические штампы 8 посрепством роликов 9, перекатывающихс по наклонным поверхност м толкател 13, соединенного жестко с полым штоком 12 гицроцилинцра Ю цвустороннего действи (фиг. З). При этом деформаци грунта, а вместе с тем и осрецненное значение перемеще ний цилиндрических штампов, во времени фиксируетс измерительным приспособлением 3. По достижении условной стабилизации перемешений штампы 8 по необх димости разгружаютс . После первой приклады ают вторую и последующие ступен нагрузки, устанавлива дл каждой величину стабилизированного перемещени штампов. На последней ступени пресси- ометрических испытаний цилиндрические штампь 8 станов тс при дальнейшем обжатии распорами механизма штамповы испытаний. Испытание грунтов забо скважины провод т ступенчатым приложением нагрузки на штамп 16 с выдерживанием ее на каждой ступени до стабилизации осадки штампа. Давление на штамп передаетс штоком гиароцилиндра 17, передвигающегос под действием подаваемой в гидроцилиндр жидкости из гидростанции. При осадке штампа 16 перемещаема им крыльчатка 19 со штангами 20, а также тросик штока гидроцилинд- ре 17 передают величину его перем&щени измерительным приспособлени м 4 и 5. Усредненные значени осадок . штампа рассчитывают по результатам обоих измерений. Погрешность от случайных перемещ«1ий штампов 8 и корпуса рабочего органа 1 вычисл етс по разности значений отсчетных приспособлений 3 и 5. Устройство позвол ет производить сдвиговые испытани методом вращатель ного среза (фиг. 5) крыльчаткой 19 под штампом 16 при любой заданной верти- кальной нагрузке, дл чего в основании штампа имеетс крестообразный вырез (фиг. 2) дл ее заглублени в грунт. Врашательный срез осуществл етс стан дартной крыльчаткой по известной методике . Устройство, также позвол ет проиэво дить в скважине сдвиговые испытани ( фиг. 6) методом кольцевого среза механизмом поступательного среза, включающим рабочий орган-чзрезыватепь в виде цилиндрических штампов 8 с зубчатой сменной поверхностью и упорно-выт жной механизм в виде штампа 16 с гидроци-. линдром 17. Нормальные давлени орга- ну-срезывателю задаютс при помоши привода распорного приспособлени . Сдвиг грунта при заданном нормальном давлении на штампы 8 с ребристой поверкностью осуществл етс плавным или ступе чатым увеличением усили упорно выт ж- ного механизма до образовани незатухающих деформаций при посто нной скорости смещени . Окончание прюцесса сдвига при этом фиксируетс по достижв1ии неизменного отсчета по манометру гидроцилиндра 10, а деформаци смещени определ етс по измерительным приспособле1и м 3 и 4. Выполнение рабочей поверхности распориого приспособлени сменной позвол ет производить испытани на прочность при смерзании различных материа лов с грунтами, а также исследовать сопротивление мерзлых грунтов треиию. Дл этого на штампы 8 распорногх) приспособлени устанавливают сменные поверхности из испытуемых материалов, . опускают в скважину рабочий орган на врем смерзани материалов с грунтом и в зависимости от поставленной цели гидроцилиндрами 10 или 17 производ т сдвиг или отрыв по повержности смерзани , фиксиру значени затрачиваемых усилий по манометрам гидроцилинаров и гидростанции. Соответствующие характеристики грунтов рассчитывают по иэвестным методикам. Кроме того, устройство позвол ет , исследовать силы морозного пучени при промерзании грунтов в полевых услови х. Снабжение штампов распоршого приспособлени 8 и штампа 16 дл создани вертикальной нагрузки термоэлемев- тами дает возможность исследовать деформационные и прочностные свойства отта вших грунтов. Применение устройства, объедин ющего в одном корпусе взаимодействующие друг о другом распориое приспособление дл прессиометрических испытаний, им юшее сменные рабочие поверхности, штамп дл создани вертикальной нагрузки, крыльчатку и механизм поступательного среза, при снабжении штампов термоэлементами и наличии единых отсчетныхThe invention relates to engineering surveys in construction, in particular, to devices for determining the mechanical properties of soils in field conditions. It is known to have an apparatus for determining the compressibility and strength of grains, which contain a housing with hydraulic cylinders and spacer dies related to loading and measuring devices. as well as a shift mechanism l. It is also known a device for determining the strength and deformation properties of the soil, -containing c. which missed the impeller rod with a rubber stamp, the load and measuring devices 2j. The drawbacks of the devices are the limitation of the obtained information on the physical and mechanical properties of the soil under study at a given point, as well as the lack of accuracy of the measuring devices. Closest to the invention is a device for studying the properties of soils, including a housing, a spacer with a drive, a stamp for creating a vertical load with a drive and measuring devices 3J. The disadvantages of the known device are the impossibility of complex studies of the properties of soils with one device at a fixed point in space, as well as the low accuracy of the results, which determines only the accuracy of the measuring devices. The purpose of the invention is to expand the field of application and increase the reliability of soil research. The goal is achieved by the fact that the device for studying the properties of soils, including a housing, a spacer with a drive, a stamp for creating a vertical load fc driven and measuring devices, is equipped with an impeller with rods, the upper of which is equipped with a gauge of ticking movements, grooves, spacer in the form of cylindrical dies with rollers mounted in the slots of the housing, and the drive of the positioning device is designed in the form of a hydraulic cylinder and pushers with inclined grooves Connected to gits1rs hnlintsrom chance vaaimotseys VIA with rollers at the expander die spsyuobpeni, wherein the impeller is mounted for reacting its upper part with a stamp to create a vertical load. The working surface of the dies' struts is replaceable. In addition, a vertical load stamp and spacer dies are provided with thermocouples. FIG. 1 shows a device in a static state; in fig. 2 Vic A in FIG. one; in fig. 3-6 - schemes of operation of the device for various types of soil tests. The device for the study of soil properties (Fig. 1 and 2) consists of a working body 1, a loading device in the form of an automated hydraulic station 2, measuring devices 3-5 and connecting pipes 6. The working body 1 in the upper part of the housing 7 has grooves , made in the form of cylindrical dies 8 with rollers 9, the actuator of the device in the form of a hydraulic cylinder Yu double-acting with a piston 11 and a hollow rod 12, with & pusher 13. The hollow rod in the upper part has a crushing for a cable 14 for driving the measuring device 3 for measuring the movements of the dies 8. The hollow rod 12 is rigidly connected to the inclined grooves 15 for rolling the rollers 9. In the lower part of the housing 7 is placed a stamp 16 for creating a vertical load, in combination with a scoop - a hydraulic cylinder 17 and two measuring devices 4 and 5. In the central part of the punch with stiffeners there is a receiving cup 18, in which the impeller 19 of the rotary section with rods is freely placed 20, the upper of which provides 5 vertical displacement gauges. The spacer stamps 8 in the method and the die 16 are equipped with thermocouples for conducting thermopressiometric and thermoshap tests of the frozen soils. The device works as follows. The working body 1 is immersed at a predetermined working point in the well, removing the cylindrical dies 8 with the dies 16 by the dies 16 in the housing 7, the gyarocipinals 10 and 17 are connected to the pipelines and hydrostatic, the gauges 3-5 are installed and installed. In order to perform pressure testing of the soil of the borehole wall, soil fills are transferred through cylindrical dies 8 with the help of rollers 9 rolling over inclined surfaces of the pusher 13 rigidly connected to the hollow stem 12 of the gyrocyliner of the bilateral action (Fig. 3). At the same time, the deformation of the soil, and at the same time the reduced value of the displacements of the cylindrical dies, is fixed in time by the measuring device 3. When the conditional stabilization of the shuffles is achieved, the dies 8 are unloaded as necessary. After the first one, the second and subsequent load steps are applied, the value of the stabilized movement of the dies is set for each. At the last stage of the pressometric test, the cylindrical dies 8 become, with further compression, with the expansions of the stamp testing mechanism. Soil testing of the well bottom is carried out by stepwise applying a load on the die 16 with keeping it at each step until the stamping stabilizes. The pressure on the stamp is transmitted by the stem of the hyarocylinder 17 moving under the action of the fluid supplied to the hydraulic cylinder from the hydraulic station. When the punch 16 is settled, the impeller 19 moved by it with the rods 20, as well as the cable of the rod to the hydraulic cylinder 17, convey the value of its variable to measuring devices 4 and 5. Averaged sediment values. The stamp is calculated from the results of both measurements. The error from the random displacement of the first dies 8 and the body of the working body 1 is calculated from the difference in the readings 3 and 5. The device allows for shear tests using the rotary cut (Fig. 5) of the impeller 19 under the die 16 for any given vertical load, for which there is a cross-shaped notch at the base of the stamp (Fig. 2) for its penetration into the ground. The incisional section is carried out by a standard impeller according to a known technique. The device also allows shear tests (Fig. 6) to be produced in the borehole by the method of an annular slice by a translational slice mechanism that includes a working body-cutter in the form of cylindrical dies 8 with a toothed replaceable surface and a stop-pull mechanism in the form of a stamp 16 with a hydrodynamic . lindrome 17. Normal pressures to the organizer are set with the aid of the actuator of the spacer. Soil shift at a given normal pressure on the dies 8 with ribbed curvature is performed by smooth or stepping increase in the force by persistently extending the mechanism until the formation of undamped deformations at a constant displacement rate. The end of the shift process is recorded at the same time as the pressure gauge of the hydraulic cylinder 10 is reached, and the displacement deformation is determined by the measuring device m 3 and 4. The working surface of the rasoria device can be replaced with the freezing of various materials with soils, as well as to investigate the resistance of frozen soils to triiiu. To do this, on the dies 8 spacers, devices are installed interchangeable surfaces of the test materials,. the working body is lowered into the well for the time of freezing of materials with the ground and, depending on the goal, the hydraulic cylinders 10 or 17 shift or tear away the freezing point, fixing the values of expended efforts on the gauges of the hydraulic cylinders and the hydrostation. Relevant soil characteristics are calculated using well-known methods. In addition, the device makes it possible to investigate the forces of the frost heel during the freezing of soils under field conditions. The provision of the dies of the spacer 8 and the die 16 for creating a vertical load with thermoelements makes it possible to investigate the deformation and strength properties of the thawed soils. The use of a device that combines a spreader tool for pressingometric tests in one case, their interchangeable working surfaces, a stamp to create a vertical load, an impeller and a forward-cut mechanism, when supplying the dies with thermoelements and having single reference

приспособлений позвол ет увеличить объем информации о физико-меасанических и теплофизических свойствах исследуемого грунта в естественных услови х на оцин погонный метр бурши с сокращением в четы|)е раза затрат времени и средств по сравнению с известными устройствами.devices allows to increase the amount of information about the physicomesaanic and thermophysical properties of the soil under investigation in natural conditions per kilogram linear meter of bushes with a reduction of time and money by four times in comparison with known devices.

Возможность провеаени всвк видов испытаний в одной точке пространства и наличие отсчетных приспособлений дает возможность получать усрепненные значени испытуемых характеристик грунтов с достаточной надежностью и достоверностью .The possibility of testing the types of tests at one point in space and the presence of reading devices makes it possible to obtain the enhanced values of the tested characteristics of the soils with sufficient reliability and reliability.

Bu АBu A

ifФиг . 2iffig. 2

ФигЛFy

Фue,sFue s

Claims

1. DEVICE FOR RESEARCH OF SOIL PROPERTIES, including a housing, a spacer with a drive, a stamp for creating a vertical load with a drive and measuring devices, distinguished by the fact that, in order to expand the scope and increase the reliability of soil research, it is equipped with an impeller with rods, the upper of which is equipped with a vertical displacement meter, the housing is made with grooves, the spacer is made into vice cylindrical dies with rollers installed in the grooves of the housing, and the spacer is made in the vice of the hydraulic cylinder and the pusher with inclined grooves, connected to the hydraulic cylinder with the possibility of interaction with the rollers of the spacers dies, while the impeller is installed with the possibility of interaction of its upper part with the stamp to create a vertical load.

2. The device pop. ^ characterized in that the working surface of the dies of the spacer is removable.

3. The device pop. 1, characterized in that I’m in that, the stamp for creating a vertical load and the dies of the spacer are equipped with thermo elements.

1081274 2