SU903468A1

SU903468A1 - Device for testing soils by rotational shearing

Info

Publication number: SU903468A1
Application number: SU792804727A
Authority: SU
Inventors: Леонид Павлович Загоруйко
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1982-02-07

Description

(54) ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ВРАЩАТЕЛЬНЫМ СРЕЗОМ(54) DEVICE FOR TESTING GROUNDS BY ROTATIONAL CUT

1one

Изобретение относитс к строительству , а именно к технике дл исследовани физико-механических свойств грунтов в лабораторных услови х , и может быть использовано в моделировании напр жений и деформаций грунта при его вращательном срезе. Ивестен прибор дл определени сопротивлени грунта сдвигу, содержащий корпус с рабочим кольцом, нагружающее устройство и приспособление дл передачи сдвигающего усили со штоком, -а дл осуществлени вращательного срез.а - цилиндрический стакан с острыми кромками, разделенный внутренними перегородками и соединенный со штоком 1.The invention relates to construction, in particular, to a technique for studying the physicomechanical properties of soils under laboratory conditions, and can be used in modeling stresses and deformations of a soil during its rotational section. A device for determining the resistance of the shear to the shear is known, comprising a housing with a working ring, a loading device and a device for transmitting shear force to the rod, -a for carrying out a rotational cut.

Недостатком этого прибора вл етс то, что указанный цилиндрический стакан позвол ет производить срез грунта в образце только по одной круговой поверхности и не обеспечивает вращательного среза одновременно по двум круговым и по цилиндрической поверхности.The disadvantage of this device is that the cylindrical cup allows cutting the soil in the sample along only one circular surface and does not provide a rotary slice at the same time along two circular and cylindrical surfaces.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс прибор дл испытани грунтов вращательным срезом, содержащий станину, контейнер дл грунтов со штампом и лопастным наконечником.Closest to the present invention is a soil test device with a rotational slice containing a bed, a container for soils with a punch and a paddle tip.

св занными соответственно с нагружающим и сдвигающим приспособлени ми 2 .connected respectively with loading and shifting devices 2.

Недостатком этого устройства вл етс отсутствие возможности создани равномерно напр женного состо ни в нижней и верхней круговой плоскости среза крыльчатки, а также равномерного бокового давлени (бо10 кового распора) в образце грунта.A disadvantage of this device is the inability to create a uniformly stressed state in the lower and upper circular plane of the impeller shear, as well as the uniform lateral pressure (lateral thrust) in the soil sample.

Цель изобретени - повышение точности измерени .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

Поставленна цель достигаетс . тем, что прибор дл испытани грунтов вращательным срезом, содержащий станину, контейнер дл грунтов с размещенными в нем штампом и лопастным наконечником со штоком, св занными соответственно с иагружакидим и 20 сдвигающим приспособлени ми, измерительные приборы, контейнер снабжен монтированными в его стенках датчиками давлени , штамп выполнен сплошным , шток лопастного наконечника пропущен через днище контейнера, уста25 новленного с возможностью поворота вместе с лопастным наконечником.The goal is achieved. By the fact that the device for testing soils with a rotational slice, containing a frame, a container for soils with a stamp placed in it and a paddle tip with a rod, connected respectively with pressure and 20 shifters, measuring devices, the container is equipped with pressure sensors mounted in its walls, the stamp is made solid, the rod of the blade tip is passed through the bottom of the container, installed with the possibility of rotation together with the blade tip.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый прибор дл испытани грунтов вращательным срезом в первом.Figure 1 shows schematically the proposed soil test device with a rotary cut in the first one.

30 рабочем положении, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-Л на фиг.1 на фиг.3 - узел I на фиг,1 (датчик давлени в корпусе); на фиг.4 - прибор во втором рабочем положении при повернутом на 180 корпусе с нагружающим устройством и прикрепленной срезной головкой; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4. Прибор содержит цилиндрический корпус 1 с днищем, в котором помещаетс исследуемый образец, нагружающее устройство 2 в виде винтового пресса, служащее дл создани вер- тикальной нагрузки на поршень 3 через динамометр 4, два индикатора 5 дл измерени вертикальных деформаций , лопастной наконечник 6 (крыльчатка), шток которого встроеч в днище корпуса, установочна втулка 7 со штифтом 8, фиксирующим положение лопастного наконечника по вертикали, датчик 9 давлени в виде пластин на двух опорах, встро енных в щелевые прорези стенок корпуса , с наклеенными тензодатчиками 10 с наружной стороны, станина 11 с двум стойками 12, в подшипниках которых закреплены цапфы 13 нагружающе го устройства 2, стопорное устройство , включающее фиксатор 14, скрепленный со стойкой 12, и диск 15 с отверсти ми, скрепленный с нагружающим устройством, дл установки корпуса в разных рабочих положени х. Прибор содержит также срезную головку , содержащую руко тку 16,рычаг 1 центральную втулку 18, две динамомет рические пружины 19 с кронштейнами 20, стакан 21, скрепл ющий срезную голо1вку с нагружающим устройством и со штокомлопастного наконечника б, барабан 22 самописца с осью и парой конических шестерен 23, отметчик 24 ползунок 25 отметчика, поводок 26 руко тки, скрепленный тросом 27 с ползуном отметчика. Последовательность рабочих операций и взаимодействие частей прибора следующие. В первом рабочем положении (фиг. и 2) лопастной наконечник 6 закрепл етс с помощью втулки 7 и штифта в одном из отверстий штока на такой высоте, чтобы после уплотнени грунта лопасти оказались в центральной части образца. Затем следует заполне ние рабочей камеры грунтом, установка поршн 3, динамометра 4 и индикаторов 5, после чего прикладываетс перва ступень сжимающей нагрузки винтовым прессом, замер ютс осадки грунта индикаторами 5 и боковой распор датчиками у и 10 (с- помощью тензоизмерительной аппаратуры). После стабилизации осадок грунта прибор перевод т во второе рабочее положение (фиг.4) поворотом нагружающего устройства с корпусом на 180°. При этом фиксатор 14 заходит в одно из отверстий диска 15, закрепл корпус в новом положении. Дл осуществлени вращательного среза в этом положении к нагружающему устройству 2 со стороны днища корпуса 1 прикрепл етс срезна головка (фиг.4). При повороте руко тки 16 усилие передаетс через две пары кронштейнов 20 и динамометрические пружины 19 (фиг.4 и 5) на рычаг 17, скрепленную с ним центральную втулку 18 и через шпоночное соедйне ние на шток лопастного наконечника 6. Раст жение пружин -19 вызывает поворот руко тки 16 на некоторый угол относительно рычага 17, при этом прикрепленный к руко тке поводок 26 с помощью тросика 27 перемещает в канале рычага .17 ползунок 25 с отметчиком 24, который фиксирует на бумажной ленте барабана 22 линейную величину, пропорциональную крут щему моменту, на лопаст х наконечника . По мере среза грунта лопастной наконечник вместе с втулкой 18 и рычагом 17 начинает поворачиватьс , при этом барабан 22 движетс по окружности в горизонтальной плоскости (вместе с рычагом 17), а так как его мала коническа шестерн обкатываетс по большой неподвижной шестерне 23, то барабан одновременно поворачиваетс вокруг своей оси на угол, пропорциональный углу Поворота наконечника в грунте. Д нный угол фиксируетс отметчиком на бумажной ленте барабана. ОдновремеН но движение отметчика и поворот барабана позвол ет получать на ленте самописца график зависимости сопротивлени грунта срезу от его деформации . Масштаб отмечаемого крут щего момента на барабане измен етс путем установки кронштейнов 20 с пружинами 19 в разных положени х вдоль щелевых прорезей руко тки 16 и рычага 17 относительно вертикальной оси вращени . Пружины тарируютс в определенных положени х относительно оси прибора. В процессе среза грунта в приборе фиксируютс также величины бокового и вертикального давлени и вертикальной деформации. Прибор дл испытани грунта вращательным срезом позвол ет проводить испытани на образцах грунта, что дает возможность экономить на одном опьате по. сравнению с аналогичными испытани ми в массиве через скважиныобщеприн тым прибором УИГС (в шестикратном повторении) 85,7 руб. При сравнительно .небольшой зан тости одного прибора испытани грунта вцащательным срезом (100 опытов в год) экономический эффект составит 8570 руб (по выполненному расчету). Кроме .этого, благодар измерени м напр же.ний и деформаций при вращательном срезе становитс возможным более точно и обоснованно устанавливать прочностные характеристики грунтов , а благодар сравнению результатов лабораторных и полевых опытов закономерности в изменени х напр жен но-деформируемого состо ни массива. Формула изобретени Прибор дл испытани грунтов вращательньгм срезом, содержащий станину , контейнер дл грунтов с размещен ными в нем штампом и лопастным наконечником со штоком и св занными соот ветственно с нагружающим и сдвигающим приспособлени ми, измерительные приборы, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений, контейнер снабжен смонтированными в его стенках датчиками давлени , штамп выполнен сплошным шток лопастного наконечника пропущен через днище контейнера, установленного с возможностью поворота вместе с лопастным наконечником. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 459708, кл. G 01 N 3/24, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 633977, кл. G 01 N 3/24, 1977. 30 working position, vertical section; Fig. 2 shows a section A-L in Fig. 1 in Fig. 3 — node I in Fig. 1 (pressure sensor in the housing); figure 4 - the device in the second operating position when rotated 180 case with a loading device and attached shear head; figure 5 - section bb in figure 4. The device contains a cylindrical body 1 with a bottom in which the sample under test is placed, a loading device 2 in the form of a screw press, used to create a vertical load on the piston 3 through a dynamometer 4, two indicators 5 for measuring vertical deformations, a blade tip 6 (impeller) , the stem of which is built into the bottom of the housing, the mounting sleeve 7 with the pin 8, which fixes the position of the blade tip vertically, the pressure sensor 9 in the form of plates on two supports embedded in the slotted slots of the housing walls, from to glued strain gauges 10 on the outside, a frame 11 with two columns 12, in bearings of which pins 13 of the loading device 2 are fixed, a locking device including a clamp 14 fastened to the rack 12, and an aperture disk 15 bonded with a loading device for installation of the case in different working positions. The device also contains a shear head containing a handle 16, a lever 1, a central sleeve 18, two dynamometric springs 19 with brackets 20, a cup 21 that holds the shear head with a loading device and a rod-and-blade tip b, a recorder drum 22 with an axis and a pair of conical gears 23, gauge 24 slider gauge 25, handle leash 26 fastened with cable 27 with gauge slider. The sequence of working operations and the interaction of parts of the device are as follows. In the first working position (Fig. 2), the paddle tip 6 is fixed with the aid of the sleeve 7 and the pin in one of the stem holes at such a height that after the compaction of the soil the blades are in the central part of the sample. Then the working chamber is filled with soil, the piston 3, dynamometer 4 and indicators 5 are installed, then the first compressive load step is applied with a screw press, soil precipitates are measured with indicators 5 and lateral spreading with sensors y and 10 (using strain gauge equipment). After stabilization of the soil sediment, the device is transferred to the second operating position (Fig. 4) by turning the loading device with the housing through 180 °. When this latch 14 comes in one of the holes of the disk 15, secured the housing in a new position. To make a rotational slice in this position, a shearing head is attached to the loading device 2 from the bottom of the housing 1 (Fig. 4). When the handle 16 is rotated, the force is transmitted through two pairs of brackets 20 and dynamometric springs 19 (FIGS. 4 and 5) to the lever 17, the central sleeve 18 attached to it and, through the key connection to the stem of the blade tip 6. Stretching the springs -19 causes turning the handle 16 at some angle relative to the lever 17, while the lead 26 attached to the handle 26 by means of a cable 27 moves in the channel of the lever .17 a slider 25 with a marker 24, which fixes a linear quantity proportional to the torque on the paper tape of the drum 22 on lo paste x tip. As the soil is cut, the paddle tip together with the sleeve 18 and the lever 17 begins to rotate, while the drum 22 moves around the circumference in a horizontal plane (together with the lever 17), and since its small bevel gear runs on the large fixed gear 23, the drum simultaneously rotates around its axis at an angle proportional to the angle of Turn of the tip in the ground. This angle is fixed by a marker on the drum paper tape. Simultaneously, the movement of the marker and the rotation of the drum make it possible to obtain on the tape of the recorder a graph of the dependence of the resistance of the soil to the cut on its deformation. The scale of the marked torque on the drum is changed by mounting the brackets 20 with the springs 19 in different positions along the slit slots of the handle 16 and the lever 17 relative to the vertical axis of rotation. The springs are tared at certain positions relative to the axis of the instrument. In the process of cutting the soil, the values of lateral and vertical pressure and vertical deformation are also recorded in the device. A soil tester with a rotary cut allows testing on soil samples, which makes it possible to save on one application. Compared with similar tests in the array through the wells of the conventional device UIGS (in six repetitions) 85.7 rubles. With a relatively small amount of one device testing the ground with a full cut (100 tests per year), the economic effect will be 8,570 rubles (according to the calculation). In addition, due to measurements of the stress and deformations with a rotational cut, it becomes possible to more accurately and reasonably determine the strength characteristics of soils, and by comparing the results of laboratory and field experiments, patterns in changes in the stress-strain state of the array. Claims An apparatus for testing soils with a rotational slice containing a bed, a container for soils with a stamp and a paddle with a stem and connected respectively with loading and shifting devices, measuring devices, characterized in that, in order to improve accuracy measurements, the container is equipped with pressure sensors mounted in its walls, the stamp is made by a continuous stem of the blade tip passed through the bottom of the container mounted to rotate e with paddle tip. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 459708, cl. G 01 N 3/24, 1975. 2. USSR author's certificate No. 633977, cl. G 01 N 3/24, 1977.

Claims

Claim

A device for testing soils by a rotary cut, containing a bed, a container for soils with a stamp placed in it and a blade tip with a rod and connected, respectively, with loading and shear devices, measuring instruments, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, the container is equipped with pressure sensors mounted in its walls, the stamp is solid, the stem of the blade tip is passed * through the bottom of the container installed with the possibility of rotation together with the blade tip ohm

• About Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate No. 459708, cl. G 01 N 3/24, 1975.

2. USSR copyright certificate

15 No. 633977, class G 01 N 3/24, 1977.

ffhi * f fug. 3

FIG. 2 zz fig 4 b ~ b ~

Fig.Z