устройство для испытаний грунтов в условиях пространственной работы основания

Формула изобретения

Устройство для испытаний грунтов в условиях пространственной работы основания, включающее рабочую камеру с эластичной оболочкой, нагрузочное и измерительное приспособления, отличающееся тем, что оно снабжено камерой давления, выполненной в виде кольцевого сильфона с эластичной кольцевой оболочкой, рабочая камера выполнена в виде цилиндрического сильфона с круглой эластичной оболочкой, причем сильфоны с установленными на грунт эластичными оболочками расположены соосно, а датчики деформаций - в центре эластичной оболочки рабочей камеры и на смежной границе рабочей камеры давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, к технике для испытаний сыпучих и связных материалов и может быть использовано для определения характеристик деформируемости и прочности грунтов.

Известно устройство для испытаний грунтов радиальным давлением в скважинах, включающее камеру давления с эластичной оболочкой, измерительное приспособление для фиксирования радиальных перемещений, компрессорную станцию для подачи заданного давления (см., например, рис. 1.71в с.104 в кн. Иванова П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Механика грунтов. : Учеб. для гидротехн. спец. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1991.-447 с., ил.).

Недостатком указанного устройства является невозможность испытаний грунтов в шурфах и на поверхности грунтового массива, а также неизвестность напряженно-деформированного состояния основания в области краев цилиндрического прессиометра.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для испытания грунта в полевых условиях, содержащее систему создания вертикальных нагрузок и радиальных нагрузок в виде эластичной оболочки, а также измерительное приспособление для замера перемещений по авторскому свидетельству SU 1559048, 23.04.90, E 02 D 1/00.

Задачей изобретения является получение прочностных и деформационных характеристик грунтов, а также повышение точности измерений.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для испытаний грунтов в условиях пространственной работы основания, включающее рабочую камеру с эластичной оболочкой, нагрузочное и измерительное приспособления, снабжено камерой давления, выполненной в виде кольцевого сильфона с эластичной кольцевой оболочкой, а рабочая камера выполнена в виде цилиндрического сильфона с круглой эластичной оболочкой, причем сильфоны с установленными на грунт эластичными оболочками расположены соосно, а датчики деформаций - в центре эластичной оболочки рабочей камеры и на смежной границе рабочей камеры и камеры давления.

За счет того, что в устройстве камера давления выполнена в виде кольцевого сильфона, а рабочая камера - в виде цилиндрического сильфона, причем эластичная оболочка состоит из двух частей: кольцевой и круглой, а датчики деформации расположены в центре на смежной границе рабочей камеры и камеры давления и, кроме того, верхняя кромка выполнена в виде упора для верхней части рабочей камеры и камеры давления, получаем пространственные механические характеристики грунта в условиях, максимально приближенных к реальному напряженно-демформированному состоянию оснований зданий и сооружений.

На чертеже показано рассматриваемое устройство.

Устройство включает верхнюю крышку 1, камеру давления 2, рабочую камеру 3, кольцевую эластичную оболочку 4, круглую эластичную оболочку 5, датчики деформаций 6, 7, 8. компрессорную станцию 9 и редукционные клапаны 10, 11 для создания разных давлений в рабочей камере и камере давления, эластичные оболочки 4 и 5 взаимодействуют с грунтовой площадкой 12, а верхняя крышка 1 соединена с упором 13.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают эластичными оболочками 4 и 5 на подготовленную грунтовую площадку 12, которая может находиться как в скважине (шурфе), так и на поверхности грунтового основания. Положение верхней крышки жестко фиксируется с помощью упора 13. На первом этапе испытаний в рабочую камеру 3 и камеру давления 2 подается одинаковое давление от компрессорной станции 9. Фиксируют деформации датчиком 8 и определяют модуль упругости грунтового основания. Затем, не изменяя давление в камере давления 2, увеличивают с помощью регулирующего клапана 11 давление в рабочей камере 3. При этом измеряют деформации датчиками 6 и 7. По разности показаний датчиков 6 и 7 определяют момент наступления пластических деформации, а по величине давления в рабочей камере 3 и камере давления 2 вычисляют прочностные характеристики грунта - сцепление и угол внутреннего трения, которые соответствуют трехмерному напряженно-деформированному состоянию грунтового основания (см., например, формулу 10.10 с.409 в кн. Иванова П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Механика грунтов.: Учеб. для гидротехн. спец. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1991. -447 с., ил.).

Таким образом, получают пространственные механические характеристики грунта в условиях, максимально приближенных к реальному напряженно-деформированному состоянию оснований зданий и сооружений.