УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ ОТ ДАВЛЕНИЯ

Устройство для определения величины морозного пучения грунтов от давления.
Полезная модель относится к области строительства, в частности, к инженерногеологическим изысканиям.
Имеется устройство для определения величины морозного пучения грунтов разработанный Л И Ганелесом 1. Однако данное устройство не позволяет продвоить исследования морозного пучения от давления.
Наиболее близким по конструктивному решению является установка для определения величины морозного пучения применительно к дорожному строительству приведенная в книге авторы Хархута Н.Я и Васильев Ю.М.2 и в работе 3.
Установка состоит из герметичного поддона сваренного из металлических листов с ребрами жесткости с отверстиями, которая сверху имеет отверстия для установки образцов грунта, а сбоку отверстие с патрубком для подачи воды в поддон Образцы для испытания грунта имеют диаметр 100 мм и высоту 82 мм Кольцевой разрезной стакан состоит из отдельных колец высотой 10 мм, которые с обоих сторон имеют выточки, заполняемые для герметизации солидолом. Выточки сделаны с допусками, позволяющими кольцам свободно перемещаться вдоль вертикальной оси, что гарантирует беспрепятственное вспучивание образца при замерзании. Поддон с образцами грунта помещают в холодильный шкаф (камеру). Чтобы замерзание образцов происходило только сверху, пространство между образцами грунта и стенкой холодильника для термоизоляции засыпают опилками На поверхность образцов устанавливают металлические пластины о которые упираются ножки индикаторов, предназначенных для измерения величины морозного пучения грунта Мессуры укрепляют на штативах, расположенных внутри камеры Для насыщения образцов грунта водой поддон с патрубком соединяют с колбой для воды и поддерживают необходимый уровень воды. Температура в холодильной камере регулируется точностью 1°С.
Однако указанная установка имеет ряд недостатков в частности, она не позволяет замораживать образцы до полного прекращения их пучения при заданной скорости промерзания и при неограниченном потоке воды к зоне промерзания, высота образцов согласно исследованиям 4 должна быть не менее 140 мм при которой не искажается влагоперенос по сравнению с натуральными условиями И наконец, она не позволяет проводить испытания образцов под нагрузками, что необходимо для определения величины морозного пучения от давления.
Целью полезной модели является исключение отмеченных недостатков Достигается эта цель тем, что для контроля температуры грунта и скорости промерзания на нижнем кольце цилиндрических образцов просверливается отверстие для установки термопар, высота цилиндра из колец для образцов грунта принимается равной 140 мм и изготавливается аналогично прототипу, установка изготавливается для одновременного испытания 14 образцов грунта без давления и при давлениях 20,50 кПа и один образец при относительном неподвижном штампе, на котором с помощью жестко закрепленного двумя болтами к поддону динамометра измеряется максимальная нормальная сила морозного пучения при невозможности пучения образца Это позволяет определить величину морозного пучения при любых диапазонах действующего давления по графику
Величина морозного пучения измеряется аналогично известному способу мессурами с точностью до 0,01 мм Испытания грунтов на морозное пучение под давлением проводятся в обычной холодильной камере заводского изготовления, позволяющей создавать температуру воздуха в камере до -20°С и поддерживать ее с точностью 1°С
закрепления динамометра, 3 - образцы грунта с пластиной -15 для опирания штока, 4 динамометр, 5 - мессуры, 6 - теплоизоляция (опилки, вата и т д ), 7 - шток, 8 - грузыштампы, 9 - сосуд с водой, 10 - штатив, 11 - каркас из уголков для крепления штативов 10 и фиксации грузов -16, 12 -термопары, 13 - сосуд для воды, 14 - болты для крепления динамометра
Испытания выполняют следующим образом
Образцы грунта не нарушенной структуры, сформированные в в кольцевых формах 3 (см фиг 1) с поддоном 2 помещают в холодильную камеру 1 Чтобы замерзание образцов происходило только сверху вниз, пространство 6 между образцами, поддоном и внутренней стеной холодильника для термоизоляции засыпают опилками или ватой На поверхностях образцов устанавливают пластины -15 и металлические грузы-штампы -8, о которые упираются штоки индикаторов (мессуры) -5, предназначенные для измерения величины морозного пучения Мессуры -5 укрепляют на штативах, расположенных на уголках рамы 11 Поддон -2 с перфорированными ребрами жесткости через патрубок резиновым шлангом соединяется с сосудом -9 с водой и для рециркуляции воды с сосудом -13 При помощи регулирования уровня воды в сосуде -9 производится водонасыщение образцов Динамометр -4 через центрующие пластины на поверхности образца жестко закрепляются при помощи 2-х болтов к поддону с предварительным обжатием образца грунта давлением примерно до 20 кПа На нижнем кольце образцов устанавливаются термопары -12 Температура в холодильной камере регулируется с точностью 1°С и создается температура воздуха обеспечивающая требуемую скорость промерзания образцов грунта, которая контролируется при помощи термопар -12 По показаниям мессур определяется относительное морозное пучение грунта, а по динамометру максимальное значение нормальной силы морозного пучения и по этим данным строится график зависимости морозного пучения от давления Предлагаемая установка разработана автором и выполнена в натуре ПО им Баранова в г Омске в 1981 году и испытана в холодильной камере Омского филиала СоюзДорНИИ 5
Литература
1Ганелес Л Б Основные требования к проектированию установок для исследований морозной пучинистости грунтов - В сб Инженерно-строительные изыскания
М 1977 вып 4
2Хархута Н Я ,Васильев Ю М «Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог М Транспорт 1975 с 285
3Методические указания по проектированию морозозащитных и дренирующих слоев в основании проезжей части автомобильных дорог М Министерство транспортного строительства СССР 1965 с 51
4Кудрявцев В А , Ершов Э Д К методике лабораторных исследований влагопереноса в глинистых грунтах - В кн Мерзлотные исследования М МГУ, 1971, вып XI
5Абжалимов Р Ш Лабораторные исследования морозного пучения Основания, фундаменты и механика грунтов 1982, №5,с 20-22