Способ определения деформационных характеристик грунтов

 

Использование: в различных отраслях народного хозяйства, связанных с эксплуатацией транспортных средств для оценки деформационных характеристик грунтов. Сущность: в способе приложение нагрузки осуществляется к штампу в виде колеса, установленного на раме последовательно за двухколесной тележкой и в. одной плоскости с колесами тележки. Закрепляют колеса на равном базовом расстоянии друг от друга . Измеряют начальное угловое положение рамы тележки. После этого перемещают тележку на расстояние, равное базе между колесами, и повторно измеряют угловое положение рамы тележки, а также угол между рамой тележки и рамой крепления штампаколеса. Величину деформации грунта определяют по формуле: Ah tr tg(«2-ai-/S), где b базовое расстояние между колесами, а - начальное угловое положение рамы тележки , «2 - угловое положение рамы тележки после ее перемещения на расстояние, Ь, / - угол между рамой тележки и рамой крепления штампа-колеса. 1 ил, fe

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5п5 Е 02 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850566/33 (22) 11.07,90 (46) 23.09.92. Бюл. № 35 (71) Государственный союзный сибирский научно-исследовател ьский институт авиации им, С. В. Чаплыгина (72) Ю, С. Оводовский (56) ГОСТ 20276-85. Грунты, Методы полевого определения характеристик деформируемости.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1157454, кл. G 01 N 33/24, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ (57) Использование; в различных отраслях народного хозяйства, связанных с эксплуатацией транспортных средств для оценки деформационных характеристик грунтов, Сущность: в способе приложение нагрузки

Изобретение относится к полевым методам оценки деформэционных характеристик грунтов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, связанных с эксплуатацией транспортных средств.

Известен способ определения твердости почвы, реализованный в приборе, по которому перемещают шарнирный четырехзвенник с копирующим катком по исследуемой поверхности почвы, при этом деформатор в виде вертикального ножа производит срез поверхностного слоя почвы.

Посредством тензометрической стойки, закрепленной на четырехзвеннике, измеряют сопротивление срезу слоя почвы, по величине которого судят о твердости почвы. Зада»!Ж, 1763568 А1 осуществляется к штампу в виде колеса, установленного на раме последовательно за двухколесной тележкой и в одной плоскости с колесами тележки, Закрепляют колеса на равном базовом расстоянии друг от друга. Измеряют начальное угловое положение рамы тележки, После этого перемещают тележку нэ расстояние, равное базе между колесами, и повторно измеряют угловое положение рамы тележки, а также угол между рамой тележки и рамой крепления штампаколеса. Величину деформации грунта определяют по формуле, hh= Ь т9(аг-а - Р, где

Ь базовое расстояние между колесами, а1— начальное угловое положение рамы тележки, а — угловое положение рамы тележки после ее перемещения нэ расстояние, b, j3угол между рамой тележки и рамой крепления штампа-колеса. 1 ил, ние уровня поверхностного слоя. подвер° В гаемого исследованию, осуществляется положением защитного ножа перед дефор- О" матором, а глубина этого слоя — величиной (р3 деформатора относительно ножа (11, В ос- (Я новном этот способ твердости грунта при- С)с, меняется в сельском хозяйстве для р получения исходных данных при расчете мощности машин и прочности агрегатов для обработки почвы, но его нельзя использовать для измерения подобных характеристик без повреждения поверхностного слоя.

Кроме того, оценка твердости грунта в каждой точке будет зависеть от положения деформатора и защитного ножа относительно поверхности, а также от скорости движения при измерении, что существенно снижает точность, 1763568.. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения деформационных характеристик слабых грунтов, включающий приложение нагрузки к штампу в виде гусеничной ленты, измерение величины деформации грунта и расчет деформационных характеристик, при этом величина упругой деформации грунта определяется путем измерения величины обратного прогиба гусеничной ленты в середине пролета между опорными катками, причем величину натяжения гусеничной ленты в процессе измерения поддерживают постоянной (2). . В указанном способе величина упругой деформации грунта является средневзве- . шенной характеристикой, определяемой шириной траков, пролетом между катками, натяжением ленты, неравномерностью прочности покрытия и т, д., т.е, способ дает оптимальную информацию для эксплуатации гусеничных средств на слабых грунтах, но совершенно не пригоден для исследования упругой деформации покрытий средней и высокой твердости, т.к. в этом случае величина обратного прогиба гусеничной ленты будет очень мала и не будет отражать реальную картину деформации в виду неравномерности прочности на измеряемой площадке (например, оба катка находятся в точках с более высокой твердостью, чем лента), а следовательно, будет низка и точность измерения.

Целью изобретения является повышние точности при определении характеристик грунтов высокой твердости.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем перемещение нагруженного штампа по поверхности грунта, определение величины деформации грунта и расчет деформационных характеристик, приложение нагрузки осуществляют к штампу в виде колеса, которое предварительно устанавливают на раме последовательно за двухколесной тележкой в одной плоскости с ее колесами и закрепляют их и штамп-колесо на равном расстоянии друг от друга, Перемещение штамп-колеса осуществляют вместе с тележкой на расстояние, равное расстоянию между колесами. При этом измеряют угол наклона тележки к горизонту, до и после перемещения, и угол между рамой тележки и рамой крепления штампа-колеса после перемещения. Величину деформации грунта определяют по формуле:

Д,h = Ь tg(az — а1 -P}, где Ь- расстояние между колесами, м; а, а — угол наклона рамы тележки к горизонту, соответственно, до и после ее перемещения на расстояние "в",град;

Р- угол между рамой тележки и рамой

5 штампа-колеса, после перемещения штампа-колеса на расстояние "в", град.

Использование штампа в виде колеса позволяет определять упругую деформацию грунта на значительно меньшей площади

10 поверхности (почти в точке, т.к, площадь контакта зависит от профиля колеса), чем обеспечивается более высокая избирательность при измерении,.а определение величины деформации в измеряемой точке при

15 недеформировэнной и деформированной поверхности, осуществляемое по предлагаемому способу, позволило повысить точность измерения, Отличительные признаки предлагаемо20 го способа определения деформации грунта, обеспечивающие достижение цели, в других технических решениях не найдены, поэтому предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

25 На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа определения деформации грунта, где, 1 — колесо;

2 — рама двухколесной тележки;

30 3 — штамп-колесо;

4 — рама крепления штампа-колеса к тележке;

5 — гировертикаль;

6 — датчик угла;

35 7 — да чик пути, Определение упругой деформацииосуществляется устройством (см. фиг. 1), содержащим два .последовательно установленных колеса — 1, соединенных рамой — 2, 40 за ними последовательно, в одной плоскости, установлено штамп-колесо — 3, соединенное со вторым колесом — 1 рамой — 4, На раме — 2 установлена гировертикаль—

5, а на оси второго колеса — 1 — высокоточ45 ный датчик угла — 6 и датчик пути — 7.

Изменение упругой деформации грунта производится следующим образом. При заданном удельном давлении штампа-колеса—

3 на грунт, тележка прокатывается по изме50 ряемой поверхности со скоростью 3-5 км/час, при этом, в момент времени Т1 (сигнал от датчика пути — 7), рама — 2 занимает пространственное положение относительно горизонта под углом а1, измеряемым

55 гировертикалью -5(на фиг, 1 это положение рамы — 2 показано пунктиром). В момент времени Т вЂ” при перемещении тележки на расстояние "в", равное базе между колесами, по сигналу от датчика пути — 7 фиксйру1763568 ется новое угловое положение рамы — 2— угол az и угол р междурамой — 2и рамой—

4, измеряемый датчиком угла — 6. Далее полученные величины углов a>, aZ u р можно записать на магнитную ленту и на

ЭВМ для последующей обработки и определить деформацию грунта по формуле

h,h =b tg(az — a> -P), либо. если необходимо оперативно определять характеристики прочности, то можно создать электронный блок преобразования этих величин по вышеуказанной зависимости. Необходимо, чтобы развертка колеса—

1 (длина окружности) была равна или кратна базе между колесами "в", а датчики углов были высокой точности — для этой цели более всего подходят в качестве гировертикали — ЦГ — 4= а датчика угла — высокоточный сельсин-датчик, имеющий погрешность измерения +.10 угловых секунд, Если, например, база тележки b = 0,5 м, то диаметр колеса — 1 при этом равен 318 мм. Диаметр штампа-колеса также равен 318 мм, но возможен другой, однако, тогда необходимо ввести поправку в формулу при расчете.деформации. Погрешность измерения угла

ЦГВ-4 составляет 2,5, тогда при выбранных геометрических размерах погрешность определения упругой деформации составит 0,4 мм. Для повышения точности необходимо применять в качестве гировертикали приборы с более высокой разрешающей способностью, например, лазерный гироскоп.

Предлагаемый способ определения упругой деформации грунта, по сравнению с прототипом, позволяет производить измерения деформации грунта в условиях, близких к реальным. При этом имитируется воздействие колеса транспортного средства, к тому же существенно повышается избирательность.

Кроме того, предлагаемый способ дает возможность измерить деформацию грунтов высокой твердости, например, грунтовые аэродромы, за счет повышения

5 точности, поскольку измерения в каждой точке осуществляются при . недеформированной и деформированной поверхности. . Выше указанные качества позволяют значительно расшйрить диапазон применения

10 предложенного способа измерения деформацйи в различнйх бтраслях народного хозяйства.

Формула изобретен и я

Способ определения деформационных

15 характерйстик грунтов, вклвчающий перемещение нагруженйого штампа по поверхности грунта; определение величины деформации грунта и расчет деформацион- ных характеристик, отличающийся тем, 20 что, с целью повышенйя точности при определении характеристик грунтов высокой твердости, приложение нагрузки осуществляют к штампу в виде колеса, которое предварительно устанавливают на раме

25 последовательно за двухколесной тележкой в одной плоскости с ее колесами и закрепляют их и штамп- колесо на равном расстоянии друг от друга, а перемещение штампа-колеса осуществляют вместе с те30 лежкой на расстояйие, равное расстоянию между колесами, при этом измеряют угол наклона тележки к горизонту до и после перемещения и угол между рамой тележки и рамой крепления штампа-колеса после

35 перемещения, а величину деформации hh грунта определяют по формуле

Ah=b tg(az — a — P), где Ь вЂ” расстояние между колесами, м;

40 a>,щ — угол наклона рамы тележки к горизонту соответственно до и после ее перемещения на расстояние е, трад; р угол между рамой тележки и рамой крепления штампа-колеса после перемеще45 ния штампа-колеса на расстояние в, град.

1763568

Составитель 10.0водовский

Техред M. Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор А.Зробок

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3434 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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