УПЛОТНИТЕЛЬ ОБРАЗЦА ГРУНТА

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для исследования физико-механических свойств грунтов при использовании метода одноплоскостного среза.
Согласно ГОСТ 12248-96 «ГРУНТЫ. МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМИРУЕМОСТИ» (Далее ГОСТ) перед началом строительства должны быть определены характеристики прочности и деформируемости грунтов. Одним из методов определения характеристик является метод одноплоскостного среза (п.5.1 ГОСТ). Испытания образцов грунта проводят в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем сдвига одной части образца относительно другой его части касательной нагрузкой при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза.
Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или в водонасыщенном состоянии, или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности.
При необходимости предварительного уплотнения образца могут применяться уплотнители, позволяющие производить уплотнение при заданном давлении и сохранении природной или заданной влажности, а также в условиях полного водонасыщения.
В состав уплотнителя должны входить следующие основные узлы:
- цилиндрическая обойма, в которую помещается рабочее кольцо с образцом;
- жесткий перфорированный штамп;
- механизм для вертикального нагружения образца;
- ванна для водонасыщения образца;
- гидроизолирующие элементы;
- устройство для измерения вертикальных деформаций образца.
Статическое уплотнение грунта может проводиться в форме CBR при помощи гидравлического или винтового пресса, при этом определенное количество грунта, заранее вычисленное для получения требуемой степени уплотнения по объему формы, загружается в форму (Т.Акройд. Лабораторные испытания грунтов в строительстве. Научно-техническое издательство Министерства автомобильного транспорта и шоссейных дорог РСФСР, с.162-163). Поверх грунта устанавливают вставную болванку, форму кладут под пресс и вставная болванка запрессовывается в форму до получения требуемого уплотнения.
Наиболее близким аналогом и выбранным в качестве прототипа является прибор для
уплотнения на рисунке 61 (Чаповский Е.Г., «Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов», 1975, Москва, «Недра»). Он состоит из металлического стола и рамы. На столе располагаются ванны с уплотняющими рычагами, имеющими контргруз и подвески (механизм для вертикального нагружения образца), на которые укладываются уплотняющие грузы в процессе уплотнения образца грунта перед испытанием на срез. Деформации уплотнения измеряются при помощи индикатора (измерительного устройства).
Недостатком прототипа является громоздкость данного прибора и необходимость наличия набора грузов и контргрузов, что затрудняет его использование в полевых условиях.
Задача полезной модели - уменьшение габаритов, веса, комплектации уплотнителя и упрощение проведения уплотнения.
Технический результат - возможность использования уплотнителя в полевых условиях при подготовке образцов грунта для испытаний на срез.
Это достигается тем, что вместо грузов и контргрузов в предлагаемом уплотнителе в качестве механизма вертикального нагружения образца грунта используется гидроцилиндр, поршень которого неподвижно установлен на основании уплотнителя, внутренняя полость гидроцилиндра соединена каналом с ресивером, примерно наполовину заполненном жидкостью. В верхней части ресивера расположен штуцер для подсоединения насоса, например автомобильного, посредством которого создается давление воздуха в ресивере, которое через жидкость по каналам передается во внутреннюю полость гидроцилиндра. Корпус гидроцилиндра под давлением жидкости перемещается по поршню вверх. На верхнюю плоскую часть корпуса гидроцилиндра устанавливается цилиндрическая обойма с образцом уплотняемого грунта, который через штамп и шарик контактирует с рамой, жестко закрепленной на основании уплотнителя. При движении корпуса гидроцилиндра вверх образец грунта через штамп и шарик уплотняется, в зависимости от давления создаваемого в ресивере, оно контролируется (регистрируется) манометром, а величина уплотнения контролируется измерительным устройством, установленным на корпусе гидроцилиндра, шток которого контактирует с основанием уплотнителя.
На фиг.1 показан продольный разрез уплотнителя грунта.
Уплотнитель состоит из основания 1, на котором жестко установлена рама 2 с центровочным шариком 3. На основании 1 также установлен ресивер 4, примерно наполовину заполненным жидкостью и снабженным манометром 5. Верхняя часть корпуса ресивера 4 снабжена штуцером 6 для подключения к ресиверу насоса, который в
процессе уплотнения создает необходимое давление, контролируемое манометром 5. Ресивер 4 частично заполнен жидкостью и связан каналом 7 и каналом в поршне 8 с внутренней полостью гидроцилиндра 9. Поршень 8 неподвижно установлен на основании 1, а корпус гидроцилиндра 9 жестко связан с измерительным устройством 10 для измерения вертикальных перемещений, а, соответственно, и вертикальных деформаций грунта. Шток измерительного устройства 10 контактирует с основанием 1. На верхней плоской части корпуса гидроцилиндра 9 устанавливается цилиндрическая обойма 11 уплотнителя, в которой помещается для уплотнения образец грунта 12 перед его испытанием на сдвиг. На образец грунта 12 устанавливается штамп 13, который через шарик 3 взаимодействует с рамой 2 передавая вертикальное усилие сжатия на образец.
Уплотнитель образца грунта работает следующим образом.
Образец грунта 12 помещается в цилиндрическую обойму 11, а затем собранная обойма 11 устанавливается на верхнюю плоскую часть корпуса гидроцилиндра 9. Далее на образец 12 устанавливается штамп 13, насосом через ресивер 4 создается давление жидкости, которое перемещает корпус гидроцилиндра 9 до соприкосновения штампа с шариком 3, фиксируется и записывается показание измерительного устройства 10. Уплотнитель готов к работе.
Уплотнение грунта происходит по заданному циклу с постоянным увеличением нагрузки на образец 12 и выдержкой по времени. Нагрузка создается насосом, путем увеличения давления в ресивере 4. Давление через жидкость передается в полость гидроцилиндра 9, корпус которого, при неподвижно установленном поршне 8, двигается вверх создавая давление на образец 12. По мере уплотнения образца грунта 12 изменяются показания измерительного устройства 10. Далее насосом 4 задается следующая величина нагрузки и фиксируются показания измерительного устройства 10. В конце цикла уплотнения, когда показания измерительного устройства 10 при заданной нагрузке не изменяются в течении определенного циклом времени, образец грунта 12 уплотнен и готов к испытаниям на срез.