SU779513A1 - Устройство дл измерени касательных сил морозного пучени грунта относительно фундамента - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к строител ству, в частности к технике дл  опре , делени  касательных сил морозного пучен11  - длительного сопротивлени  сдвигу мерзлого грунта относительно фундамента,и может быть использован при изыскани х, проектировании и строительстве зданий и сооружений. Известно устройство дл  измерени касательных сил морозного пучени , состо щие из заглубленной в грунт модели сваи, головка которой упираетс  в неподвижную поперечную опор ную балку через жесткий, например гидравлический динамометр. Балка, в свою очередь скреплена с базой вертикальными стойками. Направленное вверх усилие, возникающее в мод ли сваи при пучении смерзшегос  со сваей грунта, фиксируетс  динамометром . При этом важным условием  вл етс  жесткость всей измерительной конструкций 1. Однако эти устройства обеспечивают лишь суммарное определение касательных сил, действующих вдоль всей поверхности смерзани . Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  касательных сил морозного пучени  грунта относительно фундамента,содержащее заглубленную в грунт модель , форма которой соответствует форме исследуемого фундамента, и измерительные приборы, присоединенные к модели. Модель состоит из отдельных шашек, составленных по форме квадратной сваи. Кажда  из шашек соединена с,отдельными пружинами тарельчатым динамометром, закрепленным на общей анкерной опоре, воспринимающей суммарные усили  каждой из шашек. Общее усилие, развивающеес  в анкерной опоре, также измер етс  отдельным динамометром Однако это устройство представл ет собой сложную конструкцию из-за болыйого количества измерительных приборов-динг1мометров, встроенных в корпус модели сваи, и соедин ющих эти приборы жестких и упругих элементов . Измерительные приборы требуют раздельной колибровки, а соедии ющие элементы - стабилизации дл  обеспечени  надежной работы устройства в процессе длительных измерений в т желых услови х. Неизбежна  деформативность такой модели сваи, определ ема1Я общей деформативностью

ьсех динамометров и соединительных элементов, приводит к искажению пол  напр жений грунта вокруг модёлги и соответственно результатов измерени  касатёл1ьных сил пучени . Кроме того, известное устройство це обеспечивает Измерений касательных сил на раздельных вертикальных участках поверхности моделей фундаментов.

Целью изобретени   вл етс  измерение касательных сил на любом участке поверхности смерзани  модели с грунтом.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  касательных сил морозного пучени , содержащее заглубленную в грунт модель , форма которой соответствует форме исследуемого фундамента, и измерительные приборы, подсоединенные к модели, снабжено электрическими подогревател ми , установленными в выемках, образованных на внешней боковой поверхности модели по ее периметру .

На чертеже изображен пример устройства - модели пр моугольной сваи дл  .измерен и  величины касательных сил, действующих на поверхност х, прилегающих к углам сваи, или дл  измерени  касательных сил, деййтвующих на плоских част х поверхности , общий вид.

Модель сваи 1, изготовленна  из армированного бетона, снабжена по йерхкостньй 1и подогревател ми, разделенными на секции, прилегающие к угл:ам 2 и плоским част м 3 модели по всей площади смерзани  грунта и сваи. Головка модели жестко среди ивйа. с массИ1вным металлическим ptoловником 4, служащим дл  подсоединени  модели к жесткому динамометру. Подогреватели 2 и 3 выпрлнены из медной пр6в6лЬ:ки диаметром 0,3-0,5 мм с эталевой изрл цией. Пррврлрка в каждой из секций с помощью шаблона расположена змейкой в один р д на поверхности модели с промежутками 0,5-1 мм заподлицо с поверхностью. njiOB блок а скреплена с поверхностью

бётой ГШШседнШ Шй

та. последним до краев так, чтообрЗзована гладка  поверхность, на которой с помощью того же компаунда з атем наноситс  тонкий слой абр&зйвйо ре---ШГ Щ йШа-

имитации качества рёашьной йбве|3:й:ностибетонной сваи. Выводы каждой секции подргревателей (на чертеже не показаны) с целью крмбинадий йх

й6Й1|ШочёТШ 1Й Жстбчнйку ТрбКа ра §жель НО проход -гчёрез отверсти  сваи и вшедены из сваи р дом с оголовником.

Устройство-модель сваи работает, следующим образрм.

-- - --WJpyiiT c задант Г

помещённый в жесткий, вертикально расположённый контейнер, наход щийс 

в морозильной камере, забивкой или другим способом вертикально заглубл етс  исследуема  модель сваи. Оголовник модели упираетс  в жесткий динамметр , установленный на жесткой конструкции , прочно соединенной с контейнером . В процессе промерзани  верхних слоев грунта начинаетс  смерзание сваи с грунтом. Получение грунта , выражающеес  в виде вертикального перемещени  верхник слоев грунта, вызывает по вление касательных сил пучени  на поверхности неподвижно закрепленной модели сваи, и суммарна  сила этого воздействи  измер етс  динамометром. Перед началом И;Э мерени  касательных сил на заданном участке поверхности модели производитс  предварительное неоднократное промораживание грунта на заданную глубину без включейи  подогревателей (2-3 цикЛа промораживани  и оттаивани  грунта) до наступлени  консолидации грунта и соответственно повтор ют по одномузаранее составленному графику, соблюда  Повторение длительности и распределение скоростей пiэoмepзaни  грунта в . каждом из циклов, а также услови  подпитки грунта водой (открыта  система). При последнем таком цикле фиксир уют график развити  касательHbtk сил пучени , действующих без включени  подогревателей,вдоль всей поверхности смерзани  модели. Этот г|)афик служит эталоном дл  последующих измерений. По нему производитс  цикл измерени  касательных сил пучени  на заданном участке поверхно гти смерзани  сваи с грунтом.Дл  Этого в процессе промораживани  подогреватели , расположенные на участках , где измерение касательных сил не производитс , периодически кратковременно включаютс  с тем, чтобы на минимальное врем  ликвидировать на этих участках смерзание грунта с поверхностью модели. Мощнрсть, необходима  дл  кратковременного оттаивани  тонкого сло  определеннЪй площади поверхности смерзани , устанабливаетс  расчетным путем и -ШЖёг контрОМироватьс  поверхностными термометрами. Мощность может также определ тьс  по результатам предварительных экспериментов. В качестве термометра может использоватьс  и с:ам подогреватель, выполненный из Материала с достаточным температурным коэффициентом сопротивлени . Дл  уточненного измерени  распределени  температуры по площади поверхности подогреватель может быть дополнительно секционирован, чтобы обеспечить более дифференцированный контроль тёйНература- соответствующих участков Температура в этом случае может койтролйроватьс  вслед за подогревом

Периоды между оттаивани ми поверхности смерзани  на этих участках предварительно определ ют экспериментальным из услови  развити  fia них максимально допустимых касательных сил пучени , искажающих результаты измерений. Касательные силы на этих участках после кратковраменного оттаивани  при последующем смерзании восстанавливаютс  медленно,а кратковременные оттаивани , дл  которых достаточно довести температуру на поверхности до незначительно искажают температуру на соседних неорогреваемых участках повеохности из-за малого количества тепловой энегии , выделенной при таких подогревах в массив окружающего грунта.В св зи с этим на необогреваемом участке оттаивани  не происходит и смерзание не нарушаетс . В этих услови х динамометром фиксир етс  касательные сил пучени  только с-необогреваемых учасков поверхности сваи. Разность сил, зафиксированных эталонным графиком, и сил, замеренных на участке необогреваемой , т.е. измер емой поверхност смерзани , в каждый соответствующий момент измерени  характеризует величину касательной силы, действующей на неизмер емую поверхность модели. Дл  повыпени  точности результата измерени  возможно повторение цикла измерени  с изменением кобинации включени  подогревателей на обратную при которой подогреваемые ранее участки не подогреваютс , а подогреваютс  ранее не подогреваемые участки . При этом сумма сил, действующих на замеренных поверхност х смерзани  в первом и втором измерени х, с точностью допустимых погрешностей измерени  должна быть равна силе,зафиксированной на эталонном графике в каждый соответствующий момент времени , оценка которых может быть только субъективной.

Упрощение конструкции устройства уменьшает затраты на его изготовление при одновременном расширении

диапазона его использовани  в части измерени  касательных сйл пучейи г Wa поверхност х сложной формы.

Обеспечение необходимой жесткости устройства повынает точность измерени  касательных сил пучени .Уменьшение количества измерительных приборов-динамометров до одного и вынесение его за пр1ед елы кбрпуса МО- дели фундамента облегчает проверку ДинаМомё т ра и делает ее возможной

0 даже в ходе продолжительного эксперимента . Кроме того, это облегчает автоматизацию процесса измерени . Нераздельность и жесткость корпуса модели фундамента нар ду с отсутстви5 ем в нем измерительных приборов повышает надежность устройства, что особенно важно, если иметь ввиду такой грубый способ заглублени  модели фундамента в грунт как забивка.

0

Claims (2)

1.Руководство по определению физических, теплофизических и меха0 нических характеристик мерзлых грунтов . Издательство литературы по строительству, М., 1973.

2.Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Пучение промерзающих

5 грунтов и его вли ние на фундаменты сооружений. Стройиздат, Л., 1977.