SU897939A1

SU897939A1 - Device for testing soil by three-dimensional compression

Info

Publication number: SU897939A1
Application number: SU802912076A
Authority: SU
Inventors: Леонид Павлович Загоруйко
Priority date: 1980-04-17
Filing date: 1980-04-17
Publication date: 1982-01-15

Description

1one

Изобретение относитс к строительству , в частности к технике дл исследовани физико-механических свойств грунтов у и может быть использовано в строительстве и горном деле.The invention relates to construction, in particular, to a technique for studying the physicomechanical properties of soils and can be used in construction and mining.

Известен прибор простого сдвига, содержащий корпус, упругую оболочку , нагрузочное и сдвигающее устройства , подвижный и неподвижный диски с динамометрическим приспособлением, между которыми размещена коробкадеформации сдвига, охватываща испытуемый образец и выполненна из набора плоских колец, взаимное смещение которых в горизонтальной плоскости обеспечивает скашивание образца П .A simple shear device is known, comprising a housing, an elastic shell, a load and a shifting device, a movable and fixed disc with a torque tool, between which a shear deformation box is placed, covering the test specimen and made of a set of flat rings, the reciprocal displacement of which in the horizontal plane provides the beveling of the specimen P .

Однако прибор не обеспечивает трехосного сжати , равномерного распределени напр жений в образце и,следовательно, не моделирует условий работы грунта в массиве.However, the device does not provide a three-axis compression, uniform distribution of stresses in the sample and, therefore, does not simulate the working conditions of the soil in the array.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению вл етс The closest to the invention according to the technical solution is

прибор дл испытани образцов грунта, содержащий корпус с гидравлической камерой, упругую оболочку, покрывающую боковую поверхность образца, установленного между пористыми дисками , поршень, нагружающее устройство, регул тор бокового давлени и измерительные приборы. В процессе испытаний к образцу прикладываютс разные ступени вертикального и бокового a device for testing soil samples, comprising a housing with a hydraulic chamber, an elastic shell covering the lateral surface of the sample installed between the porous disks, a piston, a loading device, a lateral pressure regulator, and measuring instruments. During the tests, various vertical and lateral steps are applied to the sample.

10 давлени 2.10 pressure 2.

При определенном соотношении продольных и поперечных напр жений происходит деформаци образца, выражающа с в том, что он приобретает боч15 кообразную форму, раст гива упругую оболочку и вытесн часть жидкости из гидравлической камеры в объемомер . Поэтому данному прибору трехосного сжати , как и другим извест20 ным стабилометрам, присущ тот недостаток , что деформаци сдвига в обрлзце происходит не по определенном строго ориентированной плоскости. 38 Ка1 Э.ТО наблюдаетс в натуре или в вышеупом нутых приборах простого сдвига. Цель изобретени - повышение точности определени прочностных и деформативных характеристик грунта путем создани более однородного напр женного состо ни испь1туемого образца при простом сдвиге о Поставленна цель достигаетс тем, что прибор дл испытани грунта в услови х трехосного сжати , включающий корпус с гидравлической и рабочей камерой, образованной уп ругой оболочкой, верхним и нижним пористыми дисками, нагрузочное с по нем и измерительные приспособлени , источник давлени , снабжен сдвигающим приспособлением и установленной в гидравлической камере подвижной обоймой, причем последн выполнена в виде шарнирно св занных стержней и р да пластин, имеющих центральное и боковые отверсти , при этом пластины установлены друг над другом с возможностью перемещени , в центральном отверстии размещена упруга оболочка, в боковых - шарнирносв занные стержни,причем одна сторо на подвижной обоймы св зана со сдви гающим приспособлением, а друга с измерительным прибором. На фиг. схематически изображен прибор дл испытани грунта в услови х трехосного сжати после скашивани образца, вертикальный разрезJ на фиг. 2 - подвижна обойма с.сечением по одному из скольз щих стер ней, аксонометрическа проекци (в скошенном состо нии). Прибор содержит скрепленные между собой основание 1, корпус 2 и щилиндр 3. Испытуемый породный обра зец размещаетс в цилиндрической рабочей камере, ограниченной снизу и св.ерху двум пористыми дисками k и 5. Упруга оболочка 6 плотно покрывает боковую поверхность образца и зак{}еплена своими закраинами между корпусом 2, основанием 1 и цилиндром 3. Кольцевое пространство между корпусом и упругой оболочкой образу гидравлическую камеру, заполн емую жидкостью (например, водой или маши ным маслом). Вертикальное давление на образец от нагружающего устройства (не пока зано) передаетс через поршень 7 и пористый диск ц, при этом вертикальные деформации фиксируютс индикатором 8. Скольз ща посадка поршн 7 в цилиндре 3 или применение уплотнителей обеспечивает герметичность рабочей камеры. В гидравлической камере установлена подвижна обойма (фиг.1 и 2), охватывающа упругую оболочку 6, выполненную в виде р да пластин 9, из которых средн по высоте соединена со штоком 10 сдвигающего динамометрического устройства 11, ас другой стороны - со штоком 12 измерител боковой деформации 13. Оба штока 10 и 12 установлены соосно, проход т через отверсти в корпусе с уплотнител ми 1 и имеют одинаковую тол.щину с целью предотвращени вытеснени или подсоса жидкости из гидравлической камеры. Пластины 9, также как и корпус 2, имеют в плане пр моугольную форму. Кроме основного центрального отверсти дл образца они имеют по углам соосные отверсти дл прохода скольз щих стержней, каждый из которых выполнен в виде двух стержней 15, шарнирно соединенных между собой на уровне средней пластины с закреплением в ней осей шарниров 1б. При этом свободные концы стержней утоплены в гнездах корпуса 2, что обеспечивает их свободное шарнирное сочленение. Пластины 9 установлены с зазорами между собой. Дл фиксировани зазоров и положени каждой пластины по высоте , а также дл уменьшени трени между пластинами и между корпусом установлены роликовые (шариковые) опоры 17. В основании прибора 1 под пористым диском 5 а также над диском k в поршне 7 имеютс уравнительные резервуары , которые соедин ютс через каналы и приемные трубки 18 и 19 с атмосферой или с измерительными приборами. Корпус прибора 2 имеет клапан 20 дл заполнени гидравлической камеры жидкостью (насосам) и сливное отверстие, закрываемое пробкой 21. Жидкость, заполн юща гидравлическую камеру, создает через зазоры между пластинами давление на упругую оболочку и боковую поверхность образца. D результате на той стороне образца, где отсутствует сдвигающа нагрузка от подвижной обоймы, боковое давление 589 не падает до нул , как в обычных приборах простого или пр мого сдвига, а поддерживаетс равным давлению жидкости в гидравлической камере. Бла годар этому при простом сдвиге (скашивании) в образце создаетс более однородное напр женное состо ние , отвечающее услови м работы грунта в массиве. Заданное давление в гидравлической камере поддерживаетс посто нным или и.змен етс по мере необходимости с помощью регул тора давлени 22. Боковое расширение образца (в пределах подвижной обоймы) замер етс по объему вытесненной жидкости объемомером 23. Испытани состо т в TOMj что посл обжати образца вертикальной нагрузкой прикладывают через шток 10 сдви- 20 гающее усилие. При этом средн плас тина подвижной обоймы и вместе с нею шарнирные соединени 1б скольз щих стержней 15 перемещаютс , а так как верхние концы штанг остаютс 25 At a certain ratio of longitudinal and transverse stresses, the sample is deformed, which means that it acquires a barrel shape, stretching the elastic shell and displacing part of the liquid from the hydraulic chamber into a volume meter. Therefore, this device of triaxial compression, as well as other known stabilometers, has the inherent disadvantage that shear deformation does not occur along a certain strictly oriented plane. 38 Qa1 ETO observed in nature or in the above simple shear devices. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the strength and deformative characteristics of the soil by creating a more uniform stress state of the sample under simple shear. The goal is achieved by the fact that the device for testing soil under three-axis compression conditions, including a housing with a hydraulic and working chamber formed The outer shell, the upper and lower porous disks, the load with and measuring devices, the source of pressure, is equipped with a shifting device and installed a movable yoke in the hydraulic chamber, the latter being made in the form of pivotally connected rods and a row of plates having central and side openings, the plates being installed one above the other with the possibility of movement, in the central opening there is an elastic shell, in the side openings the rods, one side of the movable casing is connected with the shear device, and the other side with the measuring device. FIG. schematically shows a device for testing soil under three-axis compression conditions after mowing a sample; a vertical section in FIG. 2 is a movable holder with a cross section along one of the sliding rods, an axonometric projection (in the canted state). The device contains base 1, case 2 and width 3 fastened together. The test specimen is placed in a cylindrical working chamber bounded below and above by two porous disks k and 5. The elastic shell 6 tightly covers the lateral surface of the sample and closes it. its edges between body 2, base 1 and cylinder 3. The annular space between the body and the elastic shell forms a hydraulic chamber filled with a liquid (for example, water or machine oil). The vertical pressure on the sample from the loading device (not shown) is transmitted through the piston 7 and the porous disk c, while the vertical deformations are fixed by the indicator 8. A sliding fit of the piston 7 in the cylinder 3 or the use of seals ensures the tightness of the working chamber. In the hydraulic chamber, a movable cage (Figures 1 and 2) is installed, covering the elastic sheath 6, made in the form of a row of plates 9, of which average in height is connected to the stem 10 of the shifting dynamometer device 11, and the other side to the stem 12, the lateral meter deformations 13. Both rods 10 and 12 are aligned, pass through openings in the housing with seals 1, and have the same thickness in order to prevent liquid from being pushed or leaking out of the hydraulic chamber. The plates 9, as well as the case 2, are rectangular in plan. In addition to the main central opening for the sample, they have coaxial holes in the corners for the passage of the sliding rods, each of which is made in the form of two rods 15 pivotally connected to each other at the level of the middle plate with the axes of the hinges 1b fixed. At the same time, the free ends of the rods are recessed in the sockets of the housing 2, which ensures their free articulation. Plates 9 are installed with gaps between them. For fixing the gaps and the height of each plate, as well as to reduce friction between the plates and between the body, roller (ball) supports 17 are installed. At the base of the device 1 under the porous disk 5 and also above the disk k in the piston 7 there are equalizing tanks through channels and receiving tubes 18 and 19 with the atmosphere or with gauges. The housing of the device 2 has a valve 20 for filling the hydraulic chamber with liquid (pumps) and a drain hole that is closed by a plug 21. The fluid filling the hydraulic chamber creates pressure on the elastic shell and the lateral surface of the sample through the gaps between the plates. As a result, on the side of the sample where there is no shear load from the movable casing, the lateral pressure 589 does not drop to zero, as in conventional simple shear devices, but is maintained equal to the pressure of the fluid in the hydraulic chamber. Due to this, with a simple shift (mowing) in the sample, a more uniform stress state is created that meets the conditions of the soil in the array. The set pressure in the hydraulic chamber is maintained constant or is changed as necessary with the help of the pressure regulator 22. The lateral expansion of the sample (within the movable casing) is measured by the volume of the displaced fluid by volume 23. The test consists of a vertical load is applied through the rod 10 shearing force. In this case, the middle plate of the movable cage and with it the hinged joints 1b of the sliding rods 15 move, and since the upper ends of the rods remain 25

неподвижными, то стержни, изгиба сь в шарнирах 16, вызывают взаимное смещение пластин 9, изгиб обоймы и горизонтальное смещение элементарных слоев грунта в образце, при этом верхн и нижн симметричные части образца скашиваютс в разные стороны .stationary, the rods, bent in the hinges 16, cause the plates 9 to reciprocally move, the cage bends and the horizontal displacements of the elementary soil layers in the sample, while the upper and lower symmetrical parts of the sample are cut in different directions.

Прибор позвол ет определ ть прочг ностные характеристики грунтов в услови х более близких к напр женнодеформируемому состо нию массива, а следовательно, более точно отражающих его свойства и состо ние в разных точках массива и в разные периоды . Кроме общеприн тых показателей прочности, прибЪр позвол ет изучать вли ние влени дилатансии на изменение деформативных характеристик, напр жений,прочностных и фильтрационзанных стержней и р да пластин, имещих центральное и боковые отверсти при этом пластины установлены друг над другом с возможностью перемещени , в центральном отверстии размещена упруга оболочка, а в боковых шарнирно-св занные -стержни, причем одна сторона подвижной обоймы св зана со сдвигающим приспособлением, а друга сторона - с измерительнымThe device allows to determine the strength characteristics of soils under conditions closer to the stress-strain state of the array, and therefore more accurately reflect its properties and condition at different points of the array and in different periods. In addition to conventional strength indicators, the device allows to study the effect of the dilatancy effect on the change of deformability characteristics, stresses, strength and filtering rods and a number of plates having central and lateral holes while the plates are installed above each other in a central hole an elastic sheath is placed, and in the lateral hinged-connected rods, with one side of the movable casing connected with a shifting device, and the other side with a measuring

прибором.device.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Гольдштейн М.И. Механические свойства грунтов. М., Стройиздат, 1979.1. Goldstein M.I. Mechanical properties of soils. M., stroiizdat, 1979.

2.Троицка М.И. Пособие к лабораторным работам по механике грунтов . Издательство МГУ, 19б1,2. Troitsk M.I. Manual for laboratory work on soil mechanics. Moscow State University Publishing House, 19b1,

Claims

with. 185. 9 properties of soil in time, which is especially va (a button for embankments (rock dumps, dams, foundations of roads and structures). Formula for testing soil under three-axis compression conditions, including a housing with a hydraulic and working chamber formed by an elastic shell, upper and lower porous discs, a load with a piston and measuring devices, a pressure source, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the strength and deformative characteristics of the soil by creating a uniform The test state of the soil sample, it is equipped with a shifting device and a movable holder installed in the hydraulic chamber, the latter being made in the form of a hinged joint t CSDv y .... "- tl.ij-fitrf., ughx- 7 x. fj7 Phage f