Устройство для испытания грунтов на компрессию и сдвиг в условиях плоской деформации

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских, Социвлистических

Реслублик (и)881195

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву р 885759 (22) Заявлено 16,1179 (21) 2839850/29-33 с присоединением заявки Нов (51)М. Нл.

Е 02 D 1/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет ю

Опубликовано 151181. Бюллетень тео 42 (З) УА 424,131. .376(088.8) Дата опубликования описания 15.1Ql

k е

1

Л.П. Загоруйко 1

Государственный научно-исследовательский,. проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности СССР (72) Автор изобретения (11) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ НА КОМПРЕССИЮ

И СДВИГ В УСЛОВИЯХ ПЛОСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Изобретение относится к строительству для исследования деформатииных и прочностных свойств грунтов и может быть использовано для получения. исходных характеристик при оценке свойств и состояния грунтов в строительстве, в горном деле.

По основному авт. св. 9 685759 известно устройство для испытания грунтов на компрессию и сдвиг в усло- 10 виях плоской деформации, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с шарнирно закрепленными днищем и боковыми стенками, нагрузочное приспособление, включающее штамп и.сдвигающее 15 приспособление, измерительные приборы (11.

Устройство позволяет перекашивать образец только в одну сторону, при 20 этом по условиям данного способа испытаний боковые деформации допускаются в очень ограниченных пределах: угол о перекашивания не- должен превышать 7 в противном случае нарушается однородность напряженного состояния образца. При таких условиях устройство позволяет проводить испытания грунтов на сдвиг и на сжимаемость с большей точностью, чем в известных одноплос- 30 костных сдвиговых приборах и водометрах.

Однако такой точности недостаточно, если требуется решать геотехнические задачи для природных склонов и откосов горных выработок (особенно откосов насыпей и отвалов), а также для грунтовых оснований сооружений, передвигающихся и работающих горнотранспортных машин, где создается сложное напряженное состояние. Объясняется это,тем, что в некоторой толще массива происходит сжатие и взаимное смещение слоев,что облегчает переупаковку час- тиц в более компактное их расположение.указанное взаимное смещение слоев в образцах испытуемых в известных приборах и устройстве (в силу указанных ограничений), значительно меньше, чем в массиве, поэтому переупаковка частиц в них происходит только частично, приостанавливаясь одновременно с прекращением горизонтальных перемещений, в начальной стадии процесса, вследствие чего уплотнение грунта меньше, чем в натуре, а прочность (споротивление сдвигу) s условиях незавершенной консолидации также отличается от фактической в большую или меньшую сторону.

Кроме того, устройство с односторонним

881195 нерекашиванием не позволяет управлять процессом сдвига и уплотнения, соизмеряя во времени вертикальные и горизонтальные деформации, так как процолжительность горизонтальных деФормаций при одностороннем перекашивании образца значительно меньше вертикальных. Устройство не обеспечивает также более значительных горизонтальных смещений слоев в образце, в продолжейии всего времени консолидации, йри определенных величинах нормального давления с сохранением однородного напряженного состояния образца.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем обеспечения двухстороннего, возвратно-поступательного перекашивания образца.

Поставленная цель достигается тем, что в ус тройс тво для испытания грунтов на компрессию н сдвиг в условиях плоской деформации, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с шарнирно закрепленными днищем и боковыми стенками, нагрузочное приспособление, включающее штамп и сдвигающее приспособление,измерительные приборы, снабжено П-образной скобой и дополнительным упором с отверстиями для нажимного винта, а также фланцем, причем дополнительный упор установлен на днище рабочей камеры, фланец - на нажимном винте, а П-образная скоба охватывает динамометр и фланец нажимного винта.

На чертеже схеМатически изображено устройство для испытания грунтов на компрессию и сдвиг.

Устройство содержит станину 1, выполненную заодно с винтовым прессом

2 для создания вертикальных нагрузок, корпус для исследуемого образца, состоящий иэ днища 3 с шарнирно прикрепленными боковыми стенками 4, которые также шарнирно присоединены к сплошным торцовым стенкам 5, прикреп" ленным к основанию каретки 6. Последнее шарнирное соединение представляет собой цапфы, свободно перемещающиеся вверх и вниз в вертикальных прорезях торцовых стенок, не воспринимая нагрузки. Устройство содержит также верхние роликовые опоры 7, расположенные между днищем корпуса и основанием каретки, и нижние роликовые опоры 8, расположенные между основанием каретки и станиной. Роликовые опоры 7 и 8 служат для передачи вертикального давления и уменьшения трения между основанием каретки б, станиной 1 и днищем 3 корпуса. Штамп

9 воспринимает нагрузку от винтового пресса 2 и передает ее на образец, при этом между винтом и штампом установлен динамометр 10 с помощью двух шаровых опор, служащих для уменьшения трения при вращении винта и для центрирования нагрузки. Регулировоч ный винт 11, служащий для корректировки положения каретки в горизонтальной плоскости, установлен в резьбовом отверстии стойки станины и, взаимодействуя своим фланцем с основанием каретки, обеспечивает ей возвратно-поступательные перемещения.

К основанию каретки б и стенкам 5 прикреплены индикаторы часового ти:па 12 и 13, Фиксирующие перемещения, днища 3 корпуса (перекашивание образца) и перемещение штампа 9 (уплотнение образца) . Сдвигающее приспособление содержит нажимной винт 14, который, взаимодействуя своим Фланцем

15 и наконечником 16 со скобой 17, динамометром 18, передней опорной стойкой 19 и задней опорной стойкой

15 20 через упор 21, обеспечивает двухстороннее возвратно-поступательное перекашивание корпуса с образцом, При этом динамометр 18 установлен между опорными стойками 19 и 20, выполненны2О ми заодно с днищем корпуса, а скоба

17 охватывает динамометр 18 и переднюю стбйку 19. Нажимной винт, установленный в резьбовом отверстии стойо ки основания каретки, проходит через отверстие в передней щеке скобы 17 и через отверстие в стойке 19, а упор

2l — через отверстие в задней щеке скобы 17.

Устройство работает следующим образом.

ЗО В корпус помещают исследуемый образец грунта и при помощи винтового пресса 2, через штамп 9 к нему прикладывают вертикальную нагрузку вФ личина которой определяется по дина35 мометру 10. После некоторого,уплотнения образца к нему при помощи сдвигающего приспособления прикладывают ооковое усилие в одном из направлений, за счет которого корпус переме4() щается по верхним роликовым опорам 7 относительно основания каретки б и происходит перекашивание образца в соответствующую сторону. При этом одна из боковых стенок стремится по ходу сдвинуть штамп в сторону от цент4 ра приложения вертикальной нагрузки.

Для предотвращения этого каретка вместе с основанием 6 и торцовыми стенками 5 при помощи регулировочного винта 11 перемещается по нижним ролико о вым опорам 8 относительно станины 1 в сторону, противоположную направлению движения корпуса, на величину смещения боковых стенок в плоскости штампа. Вследствие этого штамп 9

И удерживается в постоянном положении относительно точки приложения вертикальной нагрузкии и исключается его перекос. Положение штампа 9 относительно станины 1 контролируется нульиндикатором, закрепленным на штампе 9 и упирающимся в стойку станины. Если перекашиваиие образца производится при прямом вращении нажимного винта

14 (no часовой стрелке), то усилие

65 передается от его наконечника 16 че881195

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9887/46 Тираж 696 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рез,динамометр 18 на упор 21, что вызывает перемещение корпуса по роликовым опорам 7 и перекашивание образца вправо (в плоскости чертежа). При обратном вращении нажимного винта усилие передается с помощью фланца 15 и взаимодействукщей с ним скобы 17 на противоположную сторону динамометра 18, а далее и на переднюю стойкУ

19, вызывая этим перемещение корпуса и перекашивание образца влево. В обоих случаях динамометр работает на сжатие и позволяет Фиксировать усилие сдвига.

В предлагаемом устройстве общий угол перекашивания между допустимыми крайними положениями боковых стенок 15 (при противоположных перекосах) составляет 14, т.е. вдвое больше, чем в известных приборах одностороннего перекашивания. Следовательно, горизонтальные деформации (взаимное смещение 2О слоев по всей высоте образца) также увеличивается вдвое при условии сохранения однородного напряженного состояния. За счет этого, при многократном перекашивании обеспечивается пол-. ная переупаковка частиц и консолидация грунта в условиях сложного напряженного состояния. Устройство позволяет получать прочностные характеристики грунта, более точно отражающие его состояние в разных точках массива и в разные периоды формирования насыпей, в том числе в основаниях сооружений, передвигающихся и работакщих машин, при сложном напряженном состоянии. Экономический эффект достигается эа счет более точного прогнозйрования устойчивости откосов и осадок грунта под машинами и сооружениями, а также за счет правипьного вы5ора оборудования, технологии производства и сокращения расходов на мероприятия, обеспечивающие нормальные и безопасные условия эксплуатации.

Устройство для испытания грунтов на компрессию и сдвиг в условиях плоской деформации по авт.св.

Р 685759, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем обеспечения двухстороннего возвратно-поступательного перекашивания образца, снабжено П-образной скобой и дополнительным упором с отверстиями для нажимного винта, а также фланцем, причем дополнительный упор установлен на днище рабочей камеры, фланец - на нажимном винте, а П-образная скоба охватывает динамометр и фланец нажимного винта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 685759, кл. Е 02 D 1/02, 1979.