Клиновая установка для определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов

Предлагаемая полезная модель относится к геотехнике, а именно к лабораторному оборудованию для определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов методом косого среза.
Наиболее близким по техническому решению к заявленной полезной модели является клиновая установка типа КУ-54 (ВСН 29-76. Технические указания по оценке и повышению технико-эксплуатационных качеств дорожных одежд и земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1977, Приложение 8, рис. 3), включающая винт осевого давления, кронштейн, динамометр сжатия, переходник, верхнюю обойму, нижнюю обойму и каретку основания.
Недостатком этой конструкции является невозможность определения прочностных характеристик грунтов, содержащих щебень, гравий и другие крупные частицы размером свыше 10 мм, а также щебень, гравий и другие крупные частицы размером до 10 мм в количестве более 40% в связи с нарушением целостности и свободным высыпанием частиц из обойм при отборе проб грунта в условиях его естественного залегания или непосредственно на объекте строительства.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в обеспечении возможности определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов, содержащих в своем составе щебень, гравий и другие крупные частицы размером до 20 мм в количестве до 100%.
2
Указанный технический результат достигается тем, что в клиновой установке для определения прочностных характеристик грунтов, включающей винт осевого давления, кронштейн, динамометр сжатия, переходник, верхнюю обойму, нижнюю обойму и каретку основания, согласно полезной модели дополнительно размещаются пригруз, обеспечивающий вертикальное давление на грунт (зернистый материал) 40 г/см, что позволяет уплотнять испытываемую среду вибрационным методом на стандартной виброплощадке или статическим методом на прессе для достижения плотности, соответствующей плотности в условиях естественного залегания (построечных условиях), то есть в лабораторных условиях моделировать (достигать) такую же структуру грунта (зернистого материала), которую он имеет в природных условиях (на строительной площадке), обжимное устройство, состоящее из двух полых полуцилиндров с ребрами жесткости и соединительными пластинами, позволяющего фиксировать верхнюю и нижнюю обоймы для того, чтобы они не смещались (не сдвигались) относительно друг друга во время уплотнения испытываемой среды, а также днище, препятствующее свободному высыпанию испытываемой среды из обойм во время их перемещения со стандартной виброплощадки или плиты пресса на каретку основания, расположенную под винтом осевого давления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид клиновой установки для определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов.
об
раб
доп
об
уст
зап
об
Клиновая установка для определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов (фиг. 1) состоит из винта осевого давления 1, кронштейна 4, динамометра сжатия 15, переходника 7, пригруза 9, верхней обоймы 5, нижней обоймы 6, обжимного устройства 8, состоящего из двух полых полуцилиндров с ребрами жесткости и соединительными пластинами, днища 2 и каретки основания 3. Кронштейн 4 жестко связан с рамой 10, полуцилиндры обжимного устройства 8 соединяются между собой посредством болтового соединения 11, 13, 16, для обеспечения требуемого зазора между верхней и нижней обоймами предусмотрены регулировочные винты 12, 14. Внутренний диаметр обойм d назначается таким образом, чтобы он не менее чем в 5…7 раз превышал размер наиболее крупных частиц, входящих в состав грунта или зернистого материала во избежание влияния пристенного эффекта. Общая рабочая высота обойм в собранном состоянии h назначается из условия обеспечения дополнительного расстояния h между верхней границей верхней обоймы 5 и нижней границей нижней обоймы 6 с линией реза, расположенной под углом α, равного не менее 40…50 мм. Высота обжимного устройства h назначается из условия полного перекрытия линии реза. Высота установки h должна позволять свободно размещать каретку основания 3, днище 2, верхнюю 5 и нижнюю 6 обоймы, пригруз 9, переходник 7 и динамометр сжатия 15 под винтом осевого давления 1 с обеспечением зазора h между динамометром сжатия 15 и нижней гранью кронштейна 4 не менее 10…20 мм. Диаметр пригруза 9 принимается на 0,2…1 мм меньше внутреннего диаметра обойм d.
При испытании грунтов и зернистых материалов работа полезной модели осуществляется следующим образом.
Нижняя обойма 6 устанавливается на днище 2, после чего поверх нее накладываются два полых полуцилиндра обжимного устройства 8, которые закрепляются болтовыми соединениями 11, 13, 16 без затяжки, после чего устанавливается верхняя обойма 5 и за счет регулировочных винтов 12, 14 устанавливается требуемый зазор между верхней 5 и нижней 6 обоймами. Далее болтовые соединения 11, 13, 16 затягиваются, в обоймы засыпается испытываемый грунт или зернистый материал до верхней грани верхней обоймы, после чего на него устанавливается пригруз 9 и весь собранный элемент устанавливается на стандартную виброплощадку, обеспечивающей амплитуду колебаний 0,40±0,05 мм и частоту колебаний - 48±3 Гц, или на плиту пресса. Грунт или зернистый материал уплотняется на стандартной виброплощадке или на прессе в течение 3 минут, после чего весь собранный элемент помещается на каретку основания 3, расположенную на основании рамы 10, под винт осевого давления 1, полуцилиндры обжимного устройства 8 снимаются, на пригруз 9 устанавливается переходник 7 и динамометр сжатия 15 и винт осевого давления 1 путем вращения доводится до соприкосновения с динамометром сжатия 15.
Сдвиг образца производится давлением, создаваемым винтом осевого давления 1 через динамометр сжатия 15, который фиксирует величину этого усилия, передаваемого ступенями, равными 10…20 кгс. Каждая ступень выдерживается до условной стабилизации. Момент сдвига фиксируется по индикатору динамометра сжатия обратным возрастанию нагрузки вращением стрелки индикатора.
Таким образом, конструктивное исполнение полезной модели клиновой установки для определения прочностных характеристик грунтов и зернистых материалов позволяет испытывать грунты и зернистые материалы, содержащих в своем составе щебень, гравий и другие крупные частицы размером до 20 мм в количестве до 100% методом косого среза.