Способ оценки содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов

Авторы патента:

Давыдов Михаил Георгиевич (RU)

Ермолаева Ася Николаевна (RU)

Зайкин Юрий Валерьевич (RU)

E02D1/02 - Основания и фундаменты; котлованы; насыпи (для гидротехнических сооружений E02B); подземные и подводные сооружения

Владельцы патента RU 2503776:

Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к оценке деформационных свойств смесей глинистых грунтов с крупнообломочными включениями при возведении противофильтрационных устройств, тела дамб, плотин, дорог и др., а также оснований сооружений. Способ оценки содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов включает отбор пробы грунтовой смеси, определение ее плотности и влажности, плотности скелета смеси, разделение пробы на мелкие и крупные фракции, определение содержания мелких P_м и крупных P_к фракций и плотности частиц мелких и крупных фракций, плотности скелета мелкой и крупной фракций в смеси, определение критического содержания мелкой фракции , при котором крупные фракции образуют жесткий скелет из соотношения. Дополнительно проводят испытания в компрессионном приборе образца из мелкой фракции при разных давлениях σ и определяют его характеристики сжимаемости - коэффициент пористости e_м для разных давлений σ, коэффициент сжимаемости m_ом и модуль деформации E_м в интервале давлений от σ_i до σ_i+1 , по полученным данным вычисляют характеристики сжимаемости смесей глинистого грунта и строят графики из соотношений, при этом влияние содержания крупнообломочных включений оценивают коэффициентами при сжимаемость смеси уменьшается при наличии крупных включений в образцах. Технический результат состоит в обеспечении определения влияния содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов. 1 з.п. ф-лы, 3 п., 3 табл., 3 ил.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявляемого решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известны способы лабораторного определения характеристик сжимаемости глинистых грунтов природного и нарушенного сложения [1, 2, 3]. Данные способы заключаются в определении относительной деформации глинистого грунта, полученной по результатам испытаний образцов в компрессионном приборе, допускающем размер включений в образце не более 4-5 мм и обеспечивают построение компрессионной кривой по коэффициенту пористости e для различных ступеней давления σ и получение показателей сжимаемости: коэффициента сжимаемости - m_o и модуля компрессионной деформации - E.

Основным недостатком известных решений является невозможность испытаний образцов с включениями крупных фракций больших размеров до 200-500 мм.

Известен способ лабораторного испытания крупнообломочных грунтов в больших компрессионных приборах диаметром 600 и 1500 мм, представляющих собой мощные прессовые установки и позволяющих испытывать образцы грунтов с крупными включениями размером 120 и 312 мм [4]. Однако на практике для строительства грунтовых сооружений допускается укладка грунтов со значительно более крупными включениями. Например, в ядро Колымской плотины, укладывался супесчано-дресвяный грунт с включениями до 200 мм.

Недостатком такого способа является ограниченный размер приборов и трудоемкость проведения исследований требующих переработки больших объемов грунта.

Известен способ контроля качества уплотнения грунтовой смеси, включающий отбор пробы грунтовой смеси, ее разделение на мелкие (мелкозем) и крупные фракции, определение содержания мелких и крупных фракций, определение влажности, плотности смеси и плотности частиц мелкой и крупной фракций, определение критического содержания мелкозема , при котором крупные фракции образуют жесткий скелет по формуле:

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Основным недостатком прототипа является, то что он не предусматривает определение характеристик сжимаемости смеси глинистых грунтов и оценку влияния на них содержания крупных включений.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в определении влияния содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе оценки содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов, включающем отбор пробы грунтовой смеси, определение ее плотности и влажности, плотности скелета смеси, разделение пробы на мелкие и крупные фракции, определение содержания мелких P_м и крупных P_к фракций, и плотности частиц мелких и крупных фракций, плотности скелета мелкой и крупной фракций в смеси, определение критического содержания мелкой фракции , при котором крупные фракции образуют жесткий скелет, из соотношения

где - критическое содержание мелкой фракции в грунтовой смеси, г/см³; - плотность сухого грунта мелкой фракции, г/см³; - плотность сухого грунта образца из крупной фракции, г/см³; - плотность частиц крупной фракции, г/см³, дополнительно проводят испытания в компрессионном приборе образца из мелкой фракции при разных давлениях σ и определяют его характеристики сжимаемости - коэффициент пористости е_м для разных давлений σ, коэффициент сжимаемости m_ом и модуль деформации Е_м в интервале давлений от σ_i до σ_i+1, по полученным данным вычисляют характеристики сжимаемости смесей глинистого грунта и строят графики из соотношений

где - коэффициент пористости смесей глинистого грунта, в д.е., для давления σ, МПа;

- коэффициент пористости мелких фракций (мелкозема), в д.е., для давления σ, МПа;

A - коэффициент равный , в д.е., где P_к - содержание крупной фракции в смеси глинистого грунта, д.е., P_м - содержание мелкой фракции в смеси глинистого грунта, д.е.;

В - коэффициент, равный , д.е., - плотность частиц мелкой фракции, г/см³, - плотность частиц крупной фракции, г/см³;

m_осм - коэффициент сжимаемости смеси, МПа^-1, в интервале давлений от σ_i до σ_i+1;

m_ом - коэффициент сжимаемости мелких фракций (мелкозема), МПа^-1, в интервале давлений от σ_i до σ_i+1;

E_см - модуль деформации смеси, МПа, в интервале давлений от σ_i до σ_i+1;

E_м - модуль деформации образца из мелкой фракции, МПа, в интервале давлений от σ_i до σ_i+1,

а влияние содержания крупнообломочных включений оценивают коэффициентами:

при и K_E>1 сжимаемость смеси уменьшается при наличии крупных включений в образцах.

Кроме того, заявленное техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:

можно дополнительно проводить компрессионное сжатие образца из крупных фракций и при содержании мелкой фракции меньше его критического значения характеристики сжимаемости определяют из соотношений:

а влияние содержания крупнообломочных включений оценивается коэффициентами:

при добавке мелкой фракции в образец из крупных фракций в количестве меньшем критического значения коэффициент сжимаемости смесей глинистых грунтов уменьшается на величину содержания крупных фракций , а модуль деформации смеси и образца из крупных фракций равны E_см=E_ки E_Е=1.

Отличительными признаками предложенного способа являются: дополнительное испытание в компрессионном приборе образца глинистого грунта из мелкой фракции при разных давлениях σ, определение его характеристик сжимаемости с построением графиков и оценка коэффициентами и E_Есодержания крупнообломочных включений.

Благодаря этим признакам уменьшается трудоемкость определения характеристик сжимаемости смесей глинистых грунтов с крупнообломочными включениями за счет использования приборов с малыми габаритами, небольшого объема испытуемого материала и значительно меньших нагрузок для создания требуемого давления σ. Кроме того, сокращается продолжительность и количество испытаний в связи с малым объемом испытуемого образца. Путем испытания одного образца из мелкой фракции и одного образца из крупной фракции можно определить коэффициент пористости грунтовой смеси для всех вариантов содержания мелкой фракции (от 0 до 100%) в смеси, вместо непосредственного испытания образцов грунтовой смеси для каждого варианта.

Предлагаемый способ поясняется чертежами фиг.1 - фиг.3.

На фиг.1 показаны компрессионные кривые для примера 1.

На фиг.2 - компрессионные кривые для примера 2.

На фиг.3 - компрессионные кривые для примера 3.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.

Отбирают пробу смеси глинистого грунта, определяют плотность ρ^см, влажность W_см, плотность сухого грунта смеси . Разделяют пробу на мелкие и крупные фракции и определяют содержание мелкой P_м и крупной P_к фракций. Далее определяют плотность частиц мелкой и крупной фракций. Затем определяют плотность сухого грунта мелкой фракции (мелкозема) и коэффициент ее пористости e_м в смеси. По полученным результатам определяют критическое содержание мелкой фракции (мелкозема) в смеси.

При в компрессионном приборе проводят сжатие образца мелкой фракции, определяют ее коэффициенты пористости e_м при разных давлениях σ и сжимаемости m_ом, модуль деформации E_м. По формулам (1)-(3) вычисляют характеристики сжимаемости для смеси глинистых грунтов: , m_осм, Е_см и коэффициенты и K_Е и строят графики компрессионных кривых.

По значениям коэффициентов и K_Е судят о влиянии содержания крупных включений на сжимаемость смеси глинистого грунта. При и K_Е>1 сжимаемость смеси уменьшается при наличии крупных включений в образце глинистого грунта по сравнению с чистым мелкоземом.

Дополнительно можно проводить компрессионное сжатие образца из крупных фракций при содержании мелкой фракции меньше его критического значения и определять его коэффициенты пористости e_к и сжимаемости m_ок при разных давлениях σ и модуля деформации E_к. По формулам (6)-(8) вычисляют характеристики сжимаемости для смеси глинистых грунтов: , m_осм, Е_см и коэффициенты и K_Е и строят графики компрессионных кривых. В этом случае при добавке мелкой фракции в образец из крупных фракций коэффициент сжимаемости уменьшается на величину содержания крупных фракций , а модуль деформации смеси и образца из крупных фракций равны E_см=E_к и E_Е=1.

Пример 1

В ядро плотины, например, Колымской, были уложены смеси связных грунтов (супеси с дресвяным грунтом). Отбирали пробу этих смесей с плотностью ρ^см=2,35 г/см³ и влажностью W=10,8%, определяли плотность сухого грунта . Разделяли ее на мелкие (d<2 мм) и крупные (d>2 мм) фракции. Затем определяли содержание мелкой P_м=45% и крупной P_к=55% фракций, а также плотность частиц мелкой фракции , крупной фракции и плотность сухого грунта мелкозема в смеси и коэффициент пористости мелкозема e_м=0,610. Критическое содержание мелкозема, при котором крупные фракции создают жесткий скелет составляло .

В компрессионном приборе проводят сжатие образца из мелкой фракции. В таблице 1 приведены значения коэффициентов пористости этой фракции (мелкозема) e_м при разных давлениях σ, коэффициента сжимаемости m_ом и модуля деформации E_м. По формулам (1)-(3) вычисляют характеристики сжимаемости для смеси, содержащей 45% мелкой фракции (мелкозема): , m_осм, E_см и коэффициенты и K_Е. После этого строят графики компрессионных кривых (фиг.1).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что добавка в супесчаный грунт крупных фракций дресвы в количестве P_к=55% уменьшает сжимаемость смеси по сравнению с чистой мелкой фракцией (мелкоземом) - супесью более, чем в 2 раза , и увеличивает модуль деформации E_см в 1,8 раза - K_Е=1,8.

Пример 2

В основании энергетического объекта залегает супесь, содержащая P_м=84,8% мелких фракций d<2 мм и P_к=15,2% крупных фракций гравийно-галечникового грунта.

Отбирают пробу грунтовой смеси с плотностью ρ^см=2,39 г/см³ и влажностью W=7,6%, определяют плотность сухого грунта смеси , разделяют на мелкие и крупные фракции. Затем определяют плотность частиц мелкой и крупной фракций, которые составили . Далее определяют плотность сухого грунта мелкой фракции (мелкозема) в смеси и коэффициент пористости мелкой фракции (мелкозема) e_м=0,241. Критическое содержание мелкой фракции (мелкозема), при котором крупные фракции создают жесткий скелет составляет .

В компрессионном приборе проводят сжатие образца из мелкой фракции. В таблице 2 приведены значения коэффициентов пористости мелкозема при разных давлениях σ, сжимаемости m_ом и модуля деформации E_м. По формулам (1)-(3) вычисляют характеристики сжимаемости для грунтовой смеси, содержащей 84,8% мелкозема: , m_осм, E_см и коэффициенты и K_Е. После этого строят графики компрессионных кривых (фиг.2).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что содержание в супеси 15,2% гравийно-галечниковых включений уменьшает сжимаемости смеси по сравнению с чистым мелкоземом на 15% - и увеличивает модуль деформации E_см на 10% - K_Е=1,1.

Пример 3

В карьере глинистых грунтов, предназначенных для укладки в тело плотины, например Колымской, отбирали пробу, содержащую 90% крупных фракций дресвяного грунта и 10% мелкой фракции d<2 мм.

Отбирают пробу грунтовой смеси с плотностью ρ^см=1,72 г/см³ и влажностью W=7,8%, определяли плотность сухого грунта смеси , разделяли на мелкие и крупные фракции. Затем определяли плотность частиц мелкой и крупной фракций, которые составили . Далее определяли плотность сухого грунта крупной фракции и коэффициент пористости крупной фракции в пробе e_к=0,906. Критическое содержание мелкозема, при котором крупные фракции образуют жесткий скелет составляло . Таким образом, отобранная проба грунтовой смеси, содержащая 10% мелкой фракции характеризуется жестким скелетом из крупных фракций дресвяного грунта.

В компрессионном приборе проводят сжатие образца из крупных фракций. В таблице 3 приведены значения коэффициентов пористости образца из крупных фракций при разных давлениях σ, сжимаемости m_ок и модуля деформации E_к. По формулам (6)-(8) вычисляют характеристики сжимаемости грунтовой смеси, содержащей 10% мелкозема: , m_осм, E_см и по формулам (9) и (10) коэффициенты и K_Е. После этого строят графики компрессионных кривых (фиг.3).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что добавка 10% мелкозема в образец из крупных фракций, характеризуемый жестким скелетом, уменьшает коэффициент сжимаемости смеси на величину содержания крупных фракций , а модуль деформации смеси и образца из крупнозема равны E_см=K_к и .

Таким образом, можно определять влияние содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов по формулам (4) и (5) при , а по формулам (9) и (10) при .

Список использованной литературы

1. ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

2. Патент РФ №2317372, МПК: E02D 1/02, опубл. 20.02.2008 г.

3. Патент РФ №2272101, МПК: E02D 1/00, опубл. 20.03.2006 г.

4. Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве. РД 3415.073-91, Ленинград, 1991, С.152-153, 198-201.

5. AC СССР №1415185, МПК: G01N 33/24, опубл. 07.08.1988 г.

1. Способ оценки содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов, включает отбор пробы грунтовой смеси, определение ее плотности и влажности, плотности скелета смеси, разделение пробы на мелкие и крупные фракции, определение содержания мелких P_м и крупных P_к фракций, и плотности частиц мелких и крупных фракций, плотности скелета мелкой и крупной фракций в смеси, определение критического содержания мелкой фракции , при котором крупные фракции образуют жесткий скелет из соотношения ,
где - критическое содержание мелкой фракции в грунтовой смеси, г/см³; - плотность сухого грунта мелкой фракции, г/см³; - плотность сухого грунта образца из крупной фракции, г/см³; - плотность частиц крупной фракции, г/см³, отличающийся тем, что дополнительно проводят испытания в компрессионном приборе образца из мелкой фракции при разных давлениях σ и определяют его характеристики сжимаемости - коэффициент пористости e_м для разных давлений σ, коэффициент сжимаемости m_ом и модуль деформации E_м в интервале давлений от σ_i до σ_i+1, по полученным данным вычисляют характеристики сжимаемости смесей глинистого грунта и строят графики из соотношений

где - коэффициент пористости смесей глинистого грунта в д.е., для давления σ, МПа;
- коэффициент пористости мелкозема, в д.е., для давления σ, МПа;
A - коэффициент, равный , в д.е., где P_к - содержание крупной фракции в смеси глинистого грунта, д.е., P_м - содержание мелкой фракции в смеси глинистого грунта, д.е.;
B - коэффициент, равный , д.е., - плотность частиц мелкой фракции, г/см³, - плотность частиц крупной фракции, г/см³;
m_осм - коэффициент сжимаемости смеси, МПа^-1, в интервале давлений от σ_iдо σ_i+1;
m_ом - коэффициент сжимаемости мелкозема, МПа^-1, в интервале давлений от σ_i до σ_i+1;
E_см - модуль деформации смеси, МПа, в интервале давлений от σ_i до σ_i+1;
E_м - модуль деформации образца из мелкой фракции, МПа, в интервале давлений от σ_i до σ_i+1,
а влияние содержания крупнообломочных включений оценивают коэффициентами:

при и K_Е>1 сжимаемость смеси уменьшается при наличии крупных включений в образцах.

2. Способ оценки содержания крупнообломочных включений на характеристики сжимаемости смесей глинистых грунтов по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят компрессионное сжатие образца из крупных фракций и при содержании мелкой фракции меньше его критического значения характеристики сжимаемости определяют из соотношений:

а влияние содержания крупнообломочных включений оценивается коэффициентами:

при добавке мелкой фракции в образец из крупных фракций в количестве, меньшем критического значения коэффициент сжимаемости смесей глинистых грунтов уменьшается на величину содержания крупных фракций , а модуль деформации смеси и образца из крупных фракций равны E_см=E_к и E_Е=1.

Изобретение относится к транспорту углеводородов в нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации трубопроводов, расположенных в местах с возможными оползневыми явлениями, для принятия своевременных мер по их защите от разрушения при перемещениях грунтовых масс, вызванных нарушением весового баланса в результате сезонного оттаивания, насыщения грунта или иными причинами.

Способ определения морозного пучения грунта при промерзании сезоннопротаивающего слоя // 2498014

Изобретение относится к строительному производству и предназначено для определения морозного пучения грунта при промерзании сезоннопротаивающего слоя. Способ определения морозного пучения грунта при промерзании сезоннопротаивающего слоя включает бурение скважины перед началом его промерзания, отбор образцов грунта, измерение глубины сезонного протаивания ξ, определение на образцах плотности сухого грунта ρd,th.

Устройство для измерения деформаций грунта // 2485448

Изобретение относится к устройствам измерения распределения деформации, использующим в качестве чувствительного элемента оптическое волокно. .

Пробоотборник // 2484207

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий и может быть использовано для отбора проб материала, слагающего россыпные месторождения. .

Способ отбора монолита почвогрунтов, обогащенных каменистым материалом, для фильтрационных испытаний // 2483163

Изобретение относится к мелиорации земель. .

Способ лабораторного определения реологических характеристик грунтов (варианты) // 2475591

Изобретение относится к инженерным изысканиям в строительстве при исследовании деформационных свойств грунтов до начала строительства и при реконструкции старых зданий и сооружений, преимущественно лабораторными методами при определении сжимаемости грунта в компрессионном приборе в режиме релаксации напряжений.

Прибор для измерения деформаций морозного пучения грунта // 2474650

Изобретение относится к приборам для измерения деформаций морозного пучения грунта в лабораторных условиях. .

Прибор для определения деформаций и сил морозного пучения грунта // 2473080

Изобретение относится к приборам для определения деформаций и сил морозного пучения грунта в лабораторных условиях. .

Устройство регистрации движения грунта в местах с возможными оползневыми явлениями по трассе пролегания трубопровода // 2467123

Мобильная лаборатория для инженерно-геологических изысканий в строительстве // 2462556

Изобретение относится к области строительства, а именно к передвижным лабораториям, и может быть использовано для исследования свойств мерзлых и немерзлых грунтов в полевых условиях при проведении инженерно-геологических, гидрогеологических и геофизических изысканий для строительства зданий и сооружений.

Комплект устройств для отбора вертикального монолита почвогрунтов // 2505792

Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации земель и может быть использовано при отборе вертикального монолита-образца почвогрунтов ненарушенного (природного) сложения с целью определения их водно-физических и фильтрационных свойств. Комплект устройств для отбора вертикального монолита почвогрунтов включает к-е количество тонкостенных металлических цилиндров-монолитоотборников с заостренным нижним торцом треугольной формы, равное , где i - номер диаметра цилиндра (n≥i≥1), n - число цилиндров разного диаметра, кi - число повторностей цилиндра i-го диаметра (кi≥3), и снабжен пригрузом. Пригруз выполнен в виде (m+1) количества металлических цилиндрических грузов одинакового диаметра с возможностью установки их друг на друга и на каждый цилиндр-монолитоотборник с образованием пригруза цилиндрической формы. При этом один из металлических цилиндрических грузов, непосредственно устанавливаемый на цилиндр-монолитоотборник, выполнен с выемкой цилиндрической формы в одном из его торцов, диаметр которой равен внешнему диаметру цилиндра-монолитоотборника, имеющего максимальный из n цилиндров-монолитоотборников диаметр, и осью симметрии, совпадающей с осью симметрии металлического цилиндрического груза. Кроме того, комплект снабжен (n-1) шайбой с внешним диаметром, равным диаметру выемки, и толщиной, равной высоте выемки в торце металлического цилиндрического груза, с возможностью установки каждой из них в выемку с последующей фиксацией в ней. Причем внутренние диаметры шайб неодинаковы и равны внешнему диаметру каждого из (n-1) цилиндров-монолитоотборников, составляя пару: шайба-цилиндр-монолитоотборник. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении точности определения свойств почвогрунтов по генетическим горизонтам почвенного профиля, а также в снижении времени на отбор монолита и трудоемкости работ при отборе качественного образца почвогрунтов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Способ динамического зондирования грунтов и устройство для его осуществления // 2507341

Изобретение относится к области строительства, а именно к исследованию физико-механических характеристик грунтов динамическим зондированием. Способ динамического зондирования грунтов, при котором погружают штангу с зондом в грунт посредством периодических ударов и во время каждого удара определяют параметры воздействия грунта на датчики измерительной системы, обеспечивая усиление сигналов от датчиков, их аналого-цифровое преобразование, регистрацию и передачу данных, включая зависимость перемещения зонда от времени и зависимость изменения лобового сопротивления от времени, во внешний блок обработки данных с помощью соответствующего программного обеспечения, в результате чего определяют физико-механические характеристики грунта. Зонд погружают в грунт с помощью гидроударной машины. Подъем гидроударной машины после внедрения штанги с зондом, а также извлечение штанги с зондом после внедрения зонда на заданную глубину производят гидроподъемниками. Дополнительно для измерения перемещения зонда при ударе используют внешний датчик перемещения с автономным регистратором. Регистрацию данных производят с помощью блока регистрации, приспособленного для непосредственного соединения с внешним блоком обработки данных (компьютером). Для определения характеристик грунта производят математическое моделирование и решают обратную задачу на основе экспериментальных зависимостей перемещения зонда от времени, изменения лобового сопротивления от времени и других данных. Технический результат состоит в повышении технологичности, производительности и глубинности исследований. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения деформации горных пород в зонах, недоступных для прямых измерений // 2509889

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений открытым способом. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения потенциальной поверхности скольжения и изменения геомеханического состояния массива горных пород в окрестностях этой поверхности. Способ включает периодическое определение сдвижения реперов, расположенных на откосе горных пород и прилегающей к нему земной поверхности, в вертикальной и наклонной плоскостях и построение полных векторов смещения поверхности откоса. Реперы размещают в скважинах, пробуренных в откосе горного массива, по сдвижению которых рассчитывают величину относительной деформации горных пород в приоткосной зоне для каждой скважины по математической формуле. По линии, соединяющей точки с критическими значениями относительной деформации, определяют границу потенциальной поверхности сдвижения пород приоткосной зоны. 4 ил.

Устройство для комплексного определения физических и механических свойств грунтов в полевых условиях // 2510440

Изобретение относится к строительству, а именно к определению механических свойств грунтов в полевых условиях при проведении инженерно-геологических изысканий и обследовании грунтов в основании существующих фундаментов. Устройство для комплексного определения физических и механических свойств грунтов в полевых условиях содержит анкер, упорную балку, нагрузочный винт, поворотное кольцо, крыльчатку и режущее кольцо. С целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений оно снабжено: сервоприводом с винтом, установленным на упорной балке, датчиком крутящего момента, закрепленным на штанге с кольцевым штампом, датчиком силы, закрепленным в нижней части сервопривода, датчиком вертикальных перемещений, установленным на репере. Сервопривод, датчик силы, датчик крутящего момента, датчик вертикальных перемещений подключены к блоку управления и через интерфейс к компьютеру, образуя измерительную систему с прямой и обратной связью между датчиками и сервоприводом. Технический результат состоит в повышении точности нагружения и измерения путем автоматического контроля проводимых испытаний. 4 з.п. ф-лы, 1 пр., 5 ил.

Способ моделирования горизонтального термоэрозионного размыва мерзлых грунтов // 2520590

Изобретение относится к промышленному или гражданскому строительству, в частности к определению устойчивости мерзлых грунтов, и может быть использовано при строительстве нефте- и газопроводов для установления степени устойчивости грунтов к термоэрозионному размыву. Способ моделирования горизонтального термоэрозионного размыва мерзлых грунтов включает предварительное размещение образца грунта в кювету, насыщение образца грунта водой до заданной влажности, нанесение на поверхность образца ложбины стока определенной ширины и промораживание образца грунта в кювете с закрытой крышкой в холодильной камере до заданной температуры не менее суток, установку кюветы с подготовленным образцом грунта открытым сектором под водоподающее устройство под углом, в зависимости от заданных параметров моделирования, и размыв образца грунта водотоком. Ширина ложбины стока, температура воды и расход водотока являются регулируемыми, при этом проводятся измерения прямых показателей - глубина протаивания и размыва грунта, температура воды, ширина и глубина потока воды за выбранный интервал времени, на основе которых определяются косвенные параметры термоэрозионного размыва: интенсивность размыва, противоэрозионная устойчивость грунта, механическая энергия потока воды, тепловая энергия потока воды, тепловой поток, расходуемый на плавление мерзлого грунта, тепловой поток за счет диссипации механической энергии, коэффициент теплообмена между потоком воды и мерзлым грунтом по приведенным зависимостям. Технический результат состоит в обеспечении определения совокупности параметров, характеризующих процесс термоэрозии грунтов под воздействием водного потока. 3 табл., 2 ил.

Устройство для отбора почвы // 2525080

Изобретение относится к устройствам для отбора почв с нарушенной структурой и может быть использовано при извлечении различного типа почвенно-грунтовых образцов в полевых условиях для комплексного анализа земли сельскохозяйственного назначения. Техническим результатом является повышение производительности отбора почвы и расширение функциональных возможностей. Устройство состоит из корпуса, электродвигателя с валом и накопительного цилиндра-бура. При этом электродвигатель с валом установлен внутри и вдоль вертикальной оси корпуса, выполненного в виде треугольной фермы, состоящей из верхнего и нижнего поясов, которые соединены между собой стойками, имеющими вертикальные пазы для направляющих, установленных внутри фермы перпендикулярно к стойкам с возможностью вертикального перемещения вдоль них и соединенных с корпусом электродвигателя, снабженного рукоятками, выходящими за пределы корпуса. Причем вал электродвигателя снабжен магнитострикционным генератором и на конце имеет телескопический стержень для съемных накопительных цилиндров-буров, подбираемых в зависимости от типа почвы. 2 ил.

Устройство для измерения деформаций грунтов // 2529214

Изобретение относится к устройству диагностики и прогноза состояния грунтовых технических систем на слабых грунтах и оползневых склонах. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства при однократном воздействии вибродинамической нагрузки с сохранением высокой точности измерения. Устройство для измерения деформаций грунтов содержит полую стойку, чувствительный элемент, предназначенный для восприятия сдвигающих усилий при смещении грунта, и регистрирующее устройство, включающее измерительную часть, предназначенную для измерения изменения положения чувствительного элемента под действием сдвигающих усилий при смещении грунта, и соединенную с ней регистрирующую аппаратуру, предназначенную для преобразования изменения положения чувствительного элемента под действием сдвигающих усилий в величину смещения грунтов. При этом чувствительный элемент выполнен в виде стержня с коническим наконечником и установлен в полой стойке, и снабжен фиксатором, предназначенным для удержания стержня в вертикальном положении после погружения стойки с чувствительным элементом в скважине и установленным на стержне с возможностью перемещения его вдоль стержня и с возможностью обеспечения свободного отклонения стержня от первоначального положения под действием сдвигающих усилий грунта. Измерительная часть регистрирующего устройства представляет собой горизонтальную пластину с установленными на ней измерительными датчиками для измерения углов наклона стержня относительно оси скважины, при этом горизонтальная пластина регистрирующего устройства укреплена на стержне чувствительного элемента над фиксатором чувствительного элемента. 3 з.п. ф-лы, 4 пр., 1 табл., 1 ил.

Устройство для измерения скорости и направления движения грунта относительно подземного трубопровода // 2531979

Изобретение относится к устройству для измерения скорости и направления движения грунта относительно подземного трубопровода, расположенного в местах с возможными оползневыми явлениями. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения перемещения грунта. Устройство для измерения скорости и направления движения грунта относительно подземного трубопровода состоит из измерительного телескопического двухзвенного рычага с датчиком удлинения, шарнира, узла отсчета перемещений с блоком акселерометров. Причем устройство дополнительно содержит два измерительных телескопических двухзвенных рычага с датчиками, один из которых шарнирно закреплен на трубопроводе и установлен узлом отсчета перемещений вниз, а второй своим якорем установлен в грунт, не подверженный оползневым явлениям, и соединен шарниром с трубопроводом. 1 ил.

Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды // 2537725

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного. Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды заключается в определении при лабораторном сдвиге образцов среды ненарушенной структуры в условиях компрессии угла φ=φстр внутреннего трения и удельного сцепления с=сстр среды ненарушенной структуры при построении графика Кулона-Мора τi=pi·tgφстр+сстр предельного состояния среды под давлением pi, где τi - напряжение сдвига среды под давлением сжатия pi. Для определения угла внутреннего трения среды с нарушенной структурой, образующейся при достижении под штампом давления, равного бытовому давлению рстр.б=рб=(γ·h-сстр)ctgφстр на отметке h массива ее естественного сложения, определяют угол θ=φстр+φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]. Определяют угол внутреннего трения среды с нарушенной структурой по выражению φн=θ-φстр, а удельное сцепление материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости с н = с с т р [ 2 − t g φ н t g φ с т р ] . Технический результат - получение связи физических параметров прочности φн и сн нагруженной материальной среды сверх природного гравитационного (бытового) давления с параметрами структурной прочности среды φстр и сстр.2 ил.

Способ испытания несущей способности сваи // 2541011

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при испытаниях сваи, свайных фундаментов, зданий и др. сооружений. Способ испытания несущей способности сваи заключается в создании ступенчато-возрастающей нагрузки на грунт через сваю и штамп до наступления условной стабилизации, при которой скорость осадки не превышает установленного значения, за время, заданное в зависимости от вида грунта, в одновременной регистрации осадки с точностью контроля равной 0,01 мм, а для каждой ступени нагружения - в построении графиков изменения осадки во времени, имеющих вид экспоненты с изогнутым участком, характеризующим скорость осадки до начала условной стабилизации, и с пологим участком. Регистрацию осадки на каждой ступени нагружения выполняют за равные интервалы времени, которые задают в пределах 3-5 мин. График изменения осадки во времени (экспоненту) строят по значениям осадки, равномерно зарегистрированным в каждом интервале времени. На изогнутом участке экспоненты определяют интервал с зарегистрированной скоростью осадки, равной 0,05 мм/мин, по которой устанавливают новый критерий условной стабилизации. Время до начала условной стабилизации определяют по числу интервалов на изогнутом участке до указанного интервала времени. Время наблюдения за скоростью осадки, не превышающей 0,05 мм/мин, определяют по числу интервалов времени на оставшемся отрезке изогнутого участка экспоненты до начала пологого участка. Для грунтов разного вида указанное число интервалов наблюдения за скоростью осадки выдерживают в соотношении L1:L2=1/T1:2/Т2, где T1, L1 - соответственно время интервала и число интервалов за время наблюдения за скоростью осадки при испытании сваи на песчаном и глинистом грунте от твердой до тугопластичной консистенции; Т2, L2 - соответственно время интервала и число интервалов за время наблюдении за скоростью осадки при испытании сваи на глинистом грунте от твердой до тугопластичной консистенции. Технический результат состоит в сокращении времени и снижении стоимости испытаний за счет приближения результатов регистрации осадки сваи к действительному состоянию грунта соответствующего вида. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 5 ил.