SU1760988A3 - Винтовой штамп дл испытани рыхлого грунта - Google Patents

Description

1

(21)4752008/33

(22)24.10.89

(46) 07.09.92. Бюл. № 33

(75) Е.В.Лебедев, В.В.Шелихов и Е.Л.Пылаев

(56)Авторское свидетельство СССР Me 467363, кл. G 01 N 3/24.

ГОСТ 20276-85 Грунты. Методы полевого определени  характеристик деформируемости , с. 3. 20.

(54) ВИНТОВОЙ ШТАМП ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЫХЛОГО ГРУНТА

(57)Изобретение относитс  к области инженерно-геологических изысканий в ходе строительства. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности испытаний . Винтовой штамп дл  испытани  рыхлого грунта содержит остроконечный ствол с винтовой лопастью, снабженной датчиком дл  измерени  давлени  грунта, приспособление дл  создани  вращени  ствола, приспособление дл  создани  на ствол регулируемых усилий с приводом, которое соединено электрической св зью с датчиком дл  измерени  давлени  грунта.

Электрическа  св зь выполнена в виде блока сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным и задатчиком значени  давлени  грунта, электрически соединенными между собой, при ьтом выход блока сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным электрически св зан через усилитель с приводом приспособлени  дл  создани  на ствол регулируемых осевых усилий. Приспособление дл  созданич на ствол регулируемых осевых усилий выполнено в виде коаксиально размещенных/ пуг в друге и соединенных между собой посредством резьбы внешней, средней и внутренней кольцевых втулок, при этом внешн   втулка кинематически соединена с приводом приспособлени  дл,™ создани  н ствот регулируемых осевых усилий, средн   и внутренн   втулки соединены между собой посредством разрезного кольца, средн   втулка коаксиально установлена на нижнем резьбовом участке остроконечного ствола, а внутренн   - на верхнем резьбовом участке ствола, который имеет шаг резьбы, равный шагу винтовой лопасти 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

-

b

Изобретение относитс  к области инженерно-геологических изысканий в ходе строительства, в частности, к устройствам дл  испытани  рыхлого грунта.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности испытаний.

На фиг. изображена принципиальна  схема винтового штампа дл  испытани  рыхлого грунта; на фиг.2 изображен общий вид винтового штампа дл  испытани  рыхлого грунта; на фиг.З изображено приспособление дл  создани  регулируемых осевых усилий - общий вид; на фиг.4 изображен винтовой штамп дл  испытани  рыхлого грунта, в работе.

Винтовой штамп дл  испытани  рыхлого грунта содержит ствол t остроконечный, на конце которого закреплена винтова  лопасть 2. Винтова  лопасть 2 выполнена одновитковой, на ее обращенной к испытуемому слою грунта поверхности установлен датчик 3 дл  измерени  давлени  грунт  на

09

С

нижнюю поверхность лопасти 2. Датчик 3 дл  измерени  давлени  грунта св зан с одним из входов А блока 5 сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным. Другой вход 6 блока 5 сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным соединен с выходом 7 задатчика 8 значени  давлени  грунта. Выход 9 блока 5 сравнени  соединен с входом 10 усилител  11, выход 12 котооого соединен с приводом 13, состо-  щим из электромагнитного исполнительного механизма 14 и редуктора 15, выходной вал 16 которого кинематически соединен с приспособлением 17 дл  создани  на ствол 1 регулируемых осевых усилий при достижении лонастью 2 глубины L грунта , котора  меньше глубины La залегани  испытуемого сло  2 на величину La, превышающую шаг t винтовой лопасти 2, Другой конец ствола 1 кинематически соединен с приспособлением дл  его вращени  18, состо щим из электромагнитного исполнительного механизма 19 и редуктора 20.

Винтовой штамп дл  испытани  рыхлого грунта установлен в раме, состо щей из стоек 21 (фиг.2), перемычек 22, 23 и платформы 24. Платформу 24 устанавливают на грунте посредством шнеков 25. Ствол 1 имеет осевой канал 26, в котором размещен кабель, соедин ющий датчик 3 дл  измере- ни  давлени  грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 с входом 4 блока 5 сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным. Кинематически св занный с устройством дл  создани  регулируе- мых осевых усилий 17 привод 13 установлен на перемычке 22 рамы. Выходной вал 27 (фиг.З) редуктора 15 находитс  в зубчатом зацеплении с внешней втулкой 28, установленной во внутренних кольцах подшипни- ков 29, наружные кольца которых закреплены в перемычке 22. На внутренней поверхности внешней втулки 28 выполнена резьба, наход ща с  в зацеплении с резьбой , выполненной на наружной поверхно- сти средней втулки 30, установленной с зазором относительно ствола 1.

Средн   втулка 30 соединена посредством разрезного кольца 31 с внутренней втулкой 32. Внутренн   втулка 32 находитс  в зацеплении с верхним резьбовым участком 33 ствола 1, выполненным с шагом резьбы , равным шагу винтовой лопасти 2. Средн   втулка 30 находитс  в зацеплении с нижним резьбовым участком 34 ствола 1. Внутреннюю втулку 32 соедин ют со средней втулкой 30 разрезным кольцом 31 при достижении винтовой лопастью 2 глубины LI грунта, котора  меньше глубины La залегани  испытуемого сло  грунта на величину

, превышающую шаг t винтовой лопасти 2. На перемычке 23 рамы установлен привод 35 приспособлени  дл  создани  вращени  ствола, выходной вал 36 которого находитс  в зубчатом зацеплении с втулкой-шестерней 37. На втулке-шестерне 37 установлены роликовые обоймы 38, кажда  из которых имеет три ролика 39, наход щихс  в углублени х шлицев 40, выполненных на наружной поверхности ствола 1.

Винтовой штамп дл  испытани  рыхлого грунта работает следующим образом.

Испытуемый грунт представл ет собой, например глину. На этом грунте стро т сооружение , имеющее ширину фундамента 20 м. Как правило, глубину La залегани  испытуемого сло  грунта принимают приблизительно равной ширине фундамента стро щегос  сооружени , то есть La 20 м.

Дл  проведени  испытани  примен ют ствол 1 с винтовой лопастью 2. Ствол 1 имеет следующие характеристики: длина ствола 1 равна 23 м, его диаметр di равен 11,4 см. Лопасть 2 имеет следующие характеристики: диаметр Di лопасти 2 равен 27,7 см, ее шаг t равен 8 см.

Давление столба Pi (фиг.4) грунта над лопастью 2 в недеформируемом состо нии на глубине La равно 0,4 МПа (эту величину определ ют расчетным путем).

Ствол устанавливают вертикально на поверхности грунта лопастью 2 вниз. Далее снимают разрезное кольцо 31 и внутреннюю втулку 32 перемещают по резьбе на стволе 1 в верхнее крайнее положение. Тем самым отключают приспособление 17 дл  создани  на ствол 1 регулируемых осевых усилий. Подверга  деформации слой грунта, лежащий выше его испытуемого сло , погружают путем ввинчивани  в этот грунт ствол 1. Ввинчивание осуществл ют путем прикладывани  к стволу 1 крут щего момента Mi, величина которого равна 0,5 тм, и осевого направленного вниз усили  Ра, величина которого равна 1 т. Крут щий момент Mi создают с помощью приспособлени  дл  создани  вращени , которое через привод 35, его выходной вал Зб.втулку-шестерню 37, роликовые обоймы 38, их ролики 39, шлицы 40 передают вращение стволу 1.

Осевое усилие г создают устройством дл  создани  осевых переменных нагрузок (на чертеже не показано). Осевое усилие Ра снимают после начального внедрени  ствола 1 в грунт и дальнейшее погружение ствола 1 в грунт осуществл ют за счет взаимодействи  винтовой лопасти 2 с грунтом.

На глубине LI (фиг.4) грунта, котора  меньше глубины La залегани  испытуемого сло  грунта на величину 1з, превышающую

шаг лопасти 2, внутреннюю втулку 32 перемещают по резьбе на стволе 1 вниз и соедин ют ее со средней втулкой 30 посредством разрезного кольца 31. Тем самым включают приспособление 17 дл  создани  на ствол 1 регулируемых осевых усилий. Далее измер ют давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2. Измерение производ т установленным на поверхности винтовой лопасти 2 датчиком 3 дл  измерени  давле- ни  грунта. Датчик 3 вырабатывает сигнал, характеризующий взличину давлени  Рз на нижнюю поверхность лопасти 2. Сигнал с датчика 3 поступает на вход 4 блока 5 сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным, где сравниваетс  с сигналом с задатчика 8 значени  давлени  грунта, выход 7 которого подсоединен ко второму входу 6 блока 5 сравнени . Сигналы с задатчика 8 и датчика 3 сравниваютс  и сигнал, характеризующий разность этих сигналов, подаетс  с выхода 9 блока 5 сравнени  на вход 10 усилител  11, где этот сигнал усиливаетс  и подаетс  с выхода 12 усилител  11 на привод 13 приспо- соблени  17 дл  создани  действующих на ствол 1 регулируемых осевых усилий. Электромагнитный исполнительный механизм 14 создает крут щий момент, величина которого зависит от величин поступающего с усилител  11 сигнала и направление которого зависит от знака этого сигнала. Крут щий момент от электромагнитного исполнительного механизма 14 по кинематической цепи: редуктор 15, его выходной вал 16, внешн   втулка 28, средн   втулка 30, передаетс  на внутреннюю втулку 32 и далее в кинематической паре втулка 32 - ствол 1 крут щий момент преобразуетс  в осевое усилие РА, обеспечивающее равенство дав- лений Pi и Рз. Так как глубина 20 м и шаг t 8 см, то измерение давлени  Рз начинают на глубине Li, равной, например, 18,5 м. Давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 оказалось равным 0,48 МПа, Так как давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 больше давлени  Pi столба грунта над лопастью 2 в недеформированном его состо нии, то к лопасти 2 через ствол 1 прикладывают на- правленное вверх осевое усилие P/i, уменьшающее давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 с 0,48 МПа до 0,4 МПа. Поддержива  равенство давлени  PI и Рз, ствол 1 с лопастью 2 погружают до момента достижени  лопастью 2 глубины залегани  испытуемого сло  грунта. При достижении лопастью 2 (фиг.4) глубины залегани  испытуемого сло  грунта ввинчивание прекращают и ствол 1 подвергают

воздействию осевых направленных вниз испытательных переменных нагрузок, в данном варианте воздействию четырех нагрузок PS, Рб, РУ, Ре. величина каждой последующей из которых превышает предыдущую , и измер ют вызванные этими нагрузками PS, Рб, Р, PS перемещени  Ls, Le, L.7, Le ствола 1. Перемещени  Ls, Le. Ly, Le на чертежах не показаны. Под нагрузкой PS 0,1 МПа ствол 1 переместилс  на рассто ние L5 1,8мм. Под нагрузкой Рб 0,2 МП а ствол 1 переместилс  на рассто ние LG 2,1 мм, Под нагрузкой Р 0,3 МПа ствол 1 переме- стилс  на рассто ние L 2,0 мм. Под нагрузкой Ре О,4 МПа ствол 1 переместилс  на рассто ние La 2,4 мм. По полученным результатам определ ют модуль деформации грунта.

Claims (3)

1.Винтовой штамп дл  испытани  рыхлого грунта, содержащий остроконечный ствол, на одном конце которого закреплена винтова  лопасть, а на другом - приспособление дл  создани  вращени  ствола, и измерительные приспособлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности испытаний, он снабжен приспособлением дл  создани  на ствол регулируемых осевых усилий с приводом , а винтова  лопасть снабжена датчиком дл  измерени  давлени  грунта, размещенным на поверхности винтовой лопасти, обращенной к испытываемому слою грунта, при этом датчик дл  измерени  давлени  грунта электрической св зью подключен к приспособлению дл  создани  на ствол регулируемых осевых усилий.

2.Штамп по п.1, отличающийс  тем, что электрическа  св зь выполнена в виде блока сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным и задатчика значени  давлени  грунта, электрически соединенными между собой, при этом выход блока сравнени  текущего значени  давлени  грунта с заданным электрически св зан через усилитель с приводом приспособлени  дл  создани  на ствол регулируемых осевых нагрузок.

3.Штамп по п.1,отличающийс  тем, что приспособление дл  создани  на ствол регулируемых осевых усилий выполнено в виде коаксиально размещенных друг в друге и соедине чных между собой посредством резьбы, внешней, средней и внутренней кольцевых втулок, при этом внешн   втулка кинематически соединена с приводом приспособлени  дл  создани  на ствол регулируемых осевых усилий, средн   и внутренн   втулки соединены между собой

посредством разрезного кольца, средн   внутренн  -на верхнем резьбовом участке втулка коаксиально установлена на нижнем ствола, который имеет шаг резьбы, равный резьбовом участке остроконечного ствола, а шагу винтовой лопасти.

еф&--.

2Я(Ь

88609Z.I

Редактор

%1.4

Составитель Л Тронйна

Техред М.МоргенталКорректор н. Гунько