Одометр для проведения испытаний на компрессионное сжатие и на срез грунтов
ODOMETER FOR COMPRESSION AND SOIL SHEAR TESTS

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения деформационных и прочностных свойств грунтов в лабораторных условиях.
Известна срезная коробка установки для испытания грунта методом одноплоскостного среза [1] состоящая из подвижной и неподвижной частей и включающая в себя рабочее кольцо, жесткие сплошные и перфорированные штампы.
Известен прибор для компрессионных испытаний грунтов [2], включающий корпус и полый штамп с пористыми вкладышами, рабочее кольцо, крышку, датчики перемещений, причем нижняя часть рабочего кольца на половину его высоты погружена в кольцевую прорезь в корпусе прибора, внутренний диаметр этой части рабочего кольца превышает диаметр образца, а внутренний диаметр его верхней части равен диаметру образца.
Известные устройства [1, 2] для испытаний грунтов имеют индивидуальные эксплуатационные и конструктивные возможности.
Известен одометр (прототип) для компрессионного испытания грунтов, содержащий рабочее кольцо, цилиндрическую обойму, верхний подвижный штамп, перемещение которого осуществляется при помощи механизма вертикального нагружения образца грунта, нижний неподвижный перфорированный штамп и поддон для сбора, отвода и подачи воды [3].
Недостатком прибора является невозможность определения и деформационных и прочностных характеристик при испытании одного образца грунта.
Техническая задача предлагаемого одометра для проведения испытаний на компрессионное сжатие и на срез грунтов состоит в увеличении числа характеристик, получаемых при испытании одного образца грунта и сокращении финансовых и трудовых затрат на определение этих характеристик.
Поставленная задача решается таким образом, что одометр для проведения испытаний на компрессионное сжатие и на срез грунтов, содержащий рабочее кольцо, цилиндрическую обойму, верхний подвижный штамп, перемещение которого осуществляется при помощи механизма вертикального нагружения образца грунта, нижний неподвижный перфорированный штамп и поддон для сбора, отвода и подачи воды, согласно изобретению, верхний подвижный перфорированный штамп содержит дополнительный штамп, перемещение которого осуществляется при помощи второго механизма нагружения, нижний неподвижный перфорированный штамп выполнен кольцевым, а в поддоне расположен шток с уплотнительными кольцами и прижимным болтом.
На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого одометра, на фиг. 2 - разрез одометра после завершения этапа компрессионного загружения образца грунта, на фиг. 3 - разрез одометра с выкрученным прижимным болтом, на фиг. 4 - разрез одометра в процессе цилиндрического среза образца грунта вторым штампом.
Одометр для проведения испытаний на компрессионное сжатие и на срез грунтов содержит рабочее кольцо 1, цилиндрическую обойму 2, верхний подвижный перфорированный штамп 3, усилие на который создается механизмом нагружения 13, дополнительный штамп 6, усилие к которому прикладывается с помощью второго механизма нагружения 12, нижний кольцевой неподвижный перфорированных штамп 4, прокладку 16. уплотнительные кольца 17, шток 7, прижимной болт 8, во внутренней области штока 7 и прижимного болта 8 расположен поролон 11, поддон 5 для сбора, отвода и подачи воды, основание 15, прижимное кольцо 10, имеющее цилиндрические углубления 9.
Одометр для проведения испытаний на компрессионное сжатие и на срез грунтов подготавливается и работает следующим образом. На стол компрессионного прибора (не показан) центрировано устанавливается основание 15 одометра с проемами для обеспечения возможности выкручивания прижимного болта 8 с помощью специального инструмента (не показан). К основанию 15 прижимным кольцом (не показано) крепится поддон 5 с нижним кольцевым штампом 4, штоком 7, прижимным болтом 8 и поролоном 11. Рабочее кольцо 1 с образцом грунта и цилиндрическая обойма 2 устанавливается на собранный поддон 5 и прижимается прижимным кольцом 10. На верхнюю плоскость образца грунта устанавливается верхний перфорированный штамп 3 с дополнительным штампом 6.
На первом этапе испытаний проводится компрессионное сжатие образца грунта (фиг. 2). С помощью механизма нагружения 13 на верхний подвижный перфорированный штамп 3 создается усилие, и регистрируются перемещения (устройство для измерения перемещений не показано) верхнего штампа 3 совместно с дополнительным штампом 6. На первом этапе по результатам испытаний определяют деформационные характеристики грунта.
После завершения компрессионных испытаний для обеспечения возможности свободного среза по цилиндрической поверхности 14 с помощью специального инструмента (не показан) и цилиндрических углублений 9 выкручивают прижимной болт 8 (рис. 3) и предварительно сжатый поролон 11 разжимается. При помощи второго механизма нагружения 12 путем вдавливания штампа 6 (фиг. 4) приступают к проведению опыта по срезу по цилиндрической поверхности 14. При этом давление под верхним штампом 3 с помощью механизма нагружения 13 поддерживается неизменным и положение штампа 3 не зафиксировано, он может перемещаться вверх или вниз. Нагрузка на штамп 6 постепенно увеличивается ступенями, строится график зависимости перемещений штампа 6 от давлений под ним, определяется предельное сопротивление грунта срезу по цилиндрической поверхности, по которому судят о прочностных свойствах грунта.
Применение предлагаемого изобретения позволит совместить определение деформационных и прочностных характеристик фунта при испытании одного образца грунта и сократить финансовые и трудовые затраты на определение этих характеристик.
Источники информации
1. ГОСТ 12248.1-2020. Грунты. Определения характеристик прочности методом одноплоскостного среза. - 2021. 21 с.
2. Патент на изобретение RU №2718800 С1 МПК G01N 33/24 (2006/01) от 2020 г.
3. ГОСТ 12248.4-2020. Грунты. Определения характеристик деформируемости методом компрессионного сжатия. - 2020. 20 с.