Устройство для исследования разупрочнения пластичных грунтов при вибрации

 

Использование: исследование механических свойств материалов, определение пластической прочности грунтов в условиях вибрации, прогнозирование поведения пластичных грунтов в сейсмоактивных областях при возможных землетрясениях, в основаниях машин и механизмов, передающих на них динамические нагрузки: АЭС, насосы, турбины, пневмомолоты, поезда. Сущность изобретения: устройство выполнено в виде стоек, жестко связанных с вибростолом, и поперечной балки Устройство содержит кольцо для образца. Нагрузочное приспособление выполнено в виде пружины и упорного болта. Пружина размещена на направляющем штоке между индентором и упорным болтом. 1 ил (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s Е 02 D 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ltfI

С::,ОО ,0 (Я (21) 4867748/33 (22) 19,09.90 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) МГУ им. M.B,Ëîìîíîñoâà (72) К,А.Кожобаев (56) Ребиндер П.А. и др. О методе погружения конуса для характеристики структурномеханических свойств пластично-вязких тел. ДАН СССР, 1949, т,64, ¹ 6, с,835 — 838.

Кутергин В.Н., Закономерности изменения свойств глинистых грунтов при вибрации. М„Наука, 1989, с.48 — 54. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

РАЗУПРОЧН ЕНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ВИБРАЦИИ

Изобретение относится к устройствам для исследования механических свойств материалов, в частности, к устройствам для определения пластической прочности (или сцепления) грунтов в условиях вибрации и может быть использовано в различных QTраслях науки и техники, например, для прогнозирования поведения пластичных грунтов в сейсмоактивных областях при возможных землетрясениях, в основаниях машин и механизмов, передающих на них динамические нагрузки; АЭС, насосы, турбины, пневмомолоты, поезда и т,п.

Известно устройство для определения пластической прочности в статических условиях, содержащее конический или шаровой индентор, шток-держатель конуса с направляющей, систему нагружения и определения величины перемещения конуса

„,!Ы„„1761865 А1 (57) Использование: исследование механических свойств материалов, определение пластической прочности грунтов в условиях вибрации, прогнозирование поведения пластичных грунтов в сейсмоактивных областях при возможных землетрясениях, в основаниях машин и механизмов, передающих на них динамические нагрузки: АЭС, насосы, турбины, llHBBMQMofloTbl, поезда, Сущность изобретения; устройство выполнено в виде стоек, жестко связанных с вибростолом, и поперечной балки. Устройство содержит кольцо для образца. Нагрузочное приспособление выполнено в виде пружины и упорного болта. Пружина размещена на направляющем штоке между индентором и упорным болтом. 1 ил. относительно образца грунта, установленного на столе.

Недостатком устройства является то, что оно приспособлено для определения пластической прочности (или сцепления) только в условиях статического положения образца или при его равномерном подъеме.

Наиболее близким к заявленному является устройство для исследования разупрочнения пластичных грунтов при вибрации, содержащее корпус в виде стоек и поперечной балки, кольцо для образца грунта, индентор с направляющим штоком, вибростол, нагрузочное и измерительное приспособление.

Недостатком устройства является то, что в нем при исследовании грунтов не учтена зависимость глубин погружения индентора от скорости и длительности колебаний.

1761865

Цель изобретения — повышение точности исследования за счет исключения влияния амплитуды колебаний на величину нагрузки на индентор.

Достигается цель тем, что нагрузочное приспособление выполнено в виде пружины и упорного болта, при этом, пружина размещена на направляющем штоке между индентором и упорным болтом, установленным с возможностью перемещения в поперечной балке корпуса, а стойки корпуса жестко связаны с вибростолом, На чертеже представлено устройство, общий вид.

Устройство содержит корпус в виде стоек 1 и поперечные балки 2, кольцо 3 для образца грунта, индентор 4 с направляющим штоком 5, нагрузочное приспособление в виде пружины 6 и упорного болта 7, Стойки 1 корпуса жестко связаны с вибростолом 8. Упорный болт имеет резьбу 9 и проходитчерез резьбовое отверстие в поперечной балке 2, которое выполнено со смещением от центра балки, что дает возможность на одном образце определить прочность грунта несколько раз — за счет проворачивания образца после каждого определения. Поперечная балка на концах имеет отверстия 10, через которые свободно проходят стойки 1. Поперечная балка 2 с помощью гаек 11 крепится к стойкам. К упорной площадке 12 конуса через шарикоподшипник 13 прижата пружиной нижняя часть подставки 14 для измерения глубины погружения конуса, Подставка состоит из двух частей, позволяющих с помощью винта 15 регулировать его высоту и фиксировать заданное положение.

На подставку для определения глубины погружения конуса упирается подвижная часть индикатора деформации часового типа 16, укрепленного на поперечной балке с помощью отверстия и винта 17. Упорный болт фиксируют в определенном положении с помощью гайки 18 и контргайки 19.

Устройство работает следующим образом.

Кольцо 3 с образцом грунта крепят к вибростолу 8, к которому также жестко закреплено устройство. С помощью упорного болта конус подводят к поверхности грунта, Индикатор часового типа устанавливают на подставку для измерения деформаций и выводят на ноль. С помощью упорного болта сжимают пружину 6, причем, шарикоподшипник 13 позволяет легко проворачиваться пружине относительно конуса.

Усилие на конус определяют исходя из жесткости пружины по разнице между вели5

45 чиной передвижения упорного болта, контролируемого, например, с помощью подсчета целых оборотов и градусов проворачивания болта и по шагу резьбы, и глубиной поружения конуса в грунт, определяемого по индикатору деформаций. После погружения конуса на желаемую глубину, определяемого исследователем, сжатие пружины прекращают и его положение фиксируют с помощью гайки 18 и контргайки 19.

После записи отсчетов глубины погружения конуса и величины сжатия пружины, индикатор деформации снова выводят на ноль— для создания запаса измерения больших деформаций. Включают вибратор и, после определенного программой исследований времени, выключают. По индикаторудеформации определяют глубину погружения конуса во время вибрации, Если произошло дополнительное погружение конуса во время вибрации, то эту величину перемещения учитывают при расчете величины усилия, передаваемого на конус, так как с погружением конуса в грунт будет происходит расслабление пружины и следовательно, уменьшение силы давления на конус.

Порядок расчета пластической прочности грунта в статическом состоянии и в условиях вибрации будет следующим.

При величине перемещения упорного болта h> и глубине погружения конуса в грунт hz, пластическую прочность грунта в статическом состоянии определяют по формуле:

Pmс = К ° F/h =- К С (h< — hz)/hz; где С вЂ” жесткость пружины, К вЂ” коэффициент, зависящий от угла заострения конуса и равный единице для конуса с углом в ЗОО.

Если после вибрации произошло дополнительное погружение конуса в грунт на величину йз, то пластическую прочность в условиях вибрации определяют по формуле;

Pm = K С(h1 — hz — йз)/(ha+ Лз) .

Для слабых грунтов, для повышения точности определения и расчета Pm можно о учесть влияние инерционных масс конуса, подшипника и подставки для измерения деформации m<.

Р = IK C(h1 — h2 — пз)+ про(1+ а /g))/(hz+hg) ; здесь а и q — ускорение колебания и ускорение свободного падения.

Степень изменения прочности (K,) определяют по формуле, К = Pm /Pin а коэфс о фициент разупрочнения p = Pm /Pm о с

Формула изобретения

Устройство для исследования разупрочнения пластичных грунтов при вибрации.

1761865

Составитель М. Слинько

Техред М.Моргентал Корректор Н. Слободяник

Редактор

Заказ 3238 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 содержащее корпус в виде стоек и поперечной балки, кольцо для образца грунта, индектор с направляющим штоком, вибростол, нагрузочное и измерительные приспособления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности исследования за счет исключения влияния амплитуды колебаний на величину нагрузки на индентор, нагрузочное приспособление выполнено в виде пружины и упорного болта, при этом пружина размещена на направляющем штоке между индентором и упорным

5 болтом, установленным с возможностью перемещения в поперечной балке корпуса, а стойки корпуса жестко связаны с вибростолом.