ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТА
INSTRUMENT TO MEASURE SOIL FROST HEAVE STRAIN

Изобретение относится к приборам для измерения деформаций морозного пучения грунта в лабораторных условиях.
Известен прибор для определения величин и сил морозного пучения грунта, включающий заключенный в термоизоляционный кожух контейнер для грунта с перфорированным днищем и емкостью, в которой он установлен, тепловым элементом и измерительными приборами (А.с. СССР №746033, МПК E02D 1/60, 1980).
Известно устройство для изучения пучинистых свойств промерзающих грунтов, содержащее жесткую гильзу для размещения образца грунта, на дне которой находится слой песка для подвода влаги к нижнему торцу, термоэлементы для задания постоянных величин температуры на торцах образца, мерную капиллярную трубку для измерения объема поступающей в образец воды и силоизмерительное оборудование, которое позволяет определять величину гидравлической составляющей давления пучения (Авторское свидетельство СССР №1596241, МПК G01N 33/24, 1990).
Однако известные устройства не позволяют определять вертикальные деформации морозного пучения с возможностью бокового расширения образца грунта при промерзании при различном положении уровня грунтовых вод.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности получаемых результатов за счет более точного соответствия условий подпитки образца водой природным условиям и обеспечения возможности ограниченного бокового расширения образца.
Это достигается тем, что в камере с водой поддерживается давление ниже атмосферного, а кольца разрезаны в вертикальной плоскости на полукольца, имеющие возможность ограниченного взаимного перемещения при пучении образца.
Предлагаемый прибор изображен на чертеже.
Прибор содержит гильзу 1 для образца грунта, выполненную из полуколец 2, соединенных в кольцо крепежными элементами 3 с возможностью заданного ограниченного перемещения, датчики температуры 4 для контроля за перемещением фронта промерзания, пористый вкладыш 5, установленный в герметичной камере 6, вакуум-насос 7 с манометром 8, электронагреватель 9, датчик перемещений 10, поршень 11, теплоизолирующий кожух 12.
Гильзу 1 с образцом грунта располагают на пористом вкладыше 5, установленном в герметичной камере 6, обеспечивающей подпитывание образца водой во время эксперимента. Давление в камере поддерживается ниже атмосферного с помощью вакуум-насоса 7 и измеряется манометром 8. С помощью электронагревателя 9 поддерживается заданная положительная температура воды. Для измерения вертикальных деформаций морозного пучения используется датчик перемещений 10, контактирующий с поршнем 11, установленным на верхний торец образца. Боковые поверхности прибора укрыты теплоизолирующим кожухом 12.
Прибор работает следующим образом.
Образец исследуемого грунта помещают в гильзу 1, предварительно установив в образец датчики температуры 4 и смазав внутреннюю поверхность гильзы вазелином. Образец грунта в гильзе устанавливают на герметичную камеру 6, наполненную водой. На верхнем торце образца размещают поршень 11 и прикладывают заданную нагрузку.
Собранную установку помещают в холодильную камеру и выдерживают при температуре +2-+3°C не менее 2-3 суток для выравнивания температуры по высоте образца. Ослабляют крепежные элементы 3 полуколец 2, создавая возможность заданного расширения образца при пучении. Укрывают прибор теплоизолирующим кожухом 12. Включают вакуум-насос 7. В холодильной камере задают отрицательную температуру и начинают промораживание образца сверху вниз. Эксперимент продолжают до достижения заданной глубины промерзания. Измеряя в ходе испытаний величину вертикальных деформаций, определяют относительную деформацию при заданных значениях радиального расширения образца и глубины залегания уровня грунтовых вод.
Прибор благодаря герметичной камере с водой, где для моделирования природных условий промерзания грунта в зависимости от положения уровня грунтовых вод поддерживается давление ниже атмосферного, и конструкции гильзы, выполненной из отдельных полуколец, соединенных крепежными элементами, допускающими возможность ограниченного взаимного перемещения, позволяет повысить надежность получаемых характеристик морозного пучения.