Устройство для определения прочностных характеристик грунтов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ(71) Заявитель Производственное республиканское унитарное предприятие Геосервис(72) Авторы Селевич Никита Анатольевич Лажевич Олег Анатольевич Марыныч Николай Иванович Гвоздь Сергей Петрович(73) Патентообладатель Производственное республиканское унитарное предприятие Геосервис(57) 1. Устройство для определения прочностных характеристик грунтов, содержащее штамп со штоком, балку-траверсу с домкратом для создания вертикальной нагрузки и анкерными винтовыми сваями, закрепленными на штангах, платформу, функционально связанную с реперной и измерительной системами, и прогибомер, отличающееся тем, что 75652011.08.30 платформа выполнена в виде опорной балки с центральным отверстием, через которое пропущен шток штампа, при этом шток изготовлен в виде трубной составной колонны, а концы опорной балки содержат направляющие отверстия, через которые пропущены штанги анкерных винтовых свай домкрат дополнительно оснащен поддомкратником, который посредством опорного подшипника кинематически связан с домкратом и штоком штампа на штоке штампа дополнительно установлено вращающееся колесо со стопорным болтом с возможностью подвижной фиксации штока в центральном отверстии опорной балки реперная система содержит дополнительный второй прогибомер, который гибкой связью функционально связан с вращающимся колесом с возможностью измерения перемещений последнего домкрат снабжен пневмоприводом, а вращающееся колесо посредством гибкой тяги подсоединено к двум оппозитно установленным дополнительным горизонтальным домкратам, снабженным масляной станцией, которые смонтированы с возможностью вращения указанного колеса и создания крутящего момента на штоке штампа. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пневмопривод содержит баллон высокого давления, который через редуктор посредством шланга подсоединен к домкрату. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубная составная колонна выполнена с возможностью наращивания длины штока штампа. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что штамп выполнен в виде среза в форме металлического обода с вмонтированной крыльчаткой.(56) 1.93007529 А, 20.04.1995. 2.2272102 1, 20.03.2006. 3.1148924 , 07.04.1985 (прототип). Полезная модель относится к области строительства и предназначена для инженерных изысканий и исследований свойств грунтов в полевых условиях. Известно устройство для испытаний грунтов на сдвиг в массиве и способ его применения 1. Принцип работы устройства основан на методе вращательного среза в условиях их естественного залегания при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Для исключения фактора трения испытательной штанги о грунт, обеспечения возможности испытания устройством глубоко залегающих грунтов в широком диапазоне их плотности устройство, включающее испытательную штангу с винтовой лопастью на конце и наружную защитную штангу, погружают в грунтовый массив статической нагрузкой домкратом при свободном вращении испытательной штанги. Перед испытаниями подключают к испытательной штанге динамометр и сдвигомер. Вращательный срез грунта производят вращением или поступательным перемещением вверх винтовой лопасти с замером моментов вращения и вертикальных усилий среза сдвигомером и динамометром,по которым определяют прочностные характеристики грунта. Недостатками устройства являются низкая точность получаемых параметров грунта и не технологичность обслуживания оборудования. Предложен способ определения деформационных характеристик грунтов 2. Устройство для реализации способа содержит штамп, закрепленный на нижнем конце колонны труб, динамометр для измерения удельной нагрузки на грунт, гидравлический домкрат между верхним концом колонны труб и жестким анкерным приспособлением, смонтированным на дневной поверхности грунта. Осадку грунта под действием нагрузки измеряют с помощью датчика линейных перемещений, установленного на реперном приспособлении на дневной поверхности и взаимодействующего с колонной труб. Штамп выполнен 2 75652011.08.30 однолопастным винтовым, и его погружают на заданную глубину испытания путем завинчивания в забой буровой скважины, которую предварительно сверлят в месте проведения испытаний. Домкрат дополнительно оснащен ограничителем хода штока, причем нагрузку прикладывают до достижения заданной величины деформации путем фиксации корпуса гидравлического домкрата относительно анкерного приспособления. Недостатками известного способа и устройства являются низкая точность получаемых параметров характеристик грунта и невысокая технологичность обслуживания оборудования. В качестве прототипа выбрано устройство для определения деформационных характеристик грунтов основания на глубине 3. Устройство содержит штамп со штоком,домкрат для создания статической нагрузки, упорную балку-траверсу, анкерные винтовые сваи, закрепленные на штангах, платформу с размещенным на ней прогибомером, реперную и измерительную системы. Устройство дополнительно снабжено полым металлическим коробом с закрепленным внутри него источником динамических воздействий и датчиками регистрации колебаний. Короб установлен между штоком штампа и домкратом и шарнирно соединен с последним, а датчики регистрации колебаний размещены внутри короба и на поверхности штампа. Недостатком устройства является низкая технологичность и точность получаемых параметров характеристик грунта. Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик устройства и повышение точности измерений. Техническим результатом является сокращение сроков монтажа устройства в условиях проведения полевых исследований и повышение точности измерений деформационных характеристик грунтов. Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения прочностных характеристик грунтов, содержащем штамп со штоком, балку-траверсу с домкратом для создания вертикальной нагрузки и анкерными винтовыми сваями, закрепленными на штангах платформу, функционально связанную с реперной и измерительной системами, и прогибомер, согласно полезной модели, платформа выполнена в виде опорной балки с центральным отверстием, через которое пропущен шток штампа, при этом шток изготовлен в виде трубной составной колонны, а концы опорной балки содержат направляющие отверстия, через которые пропущены штанги анкерных винтовых свай домкрат дополнительно оснащен поддомкратником, который посредством опорного подшипника кинематически связан с домкратом и штоком штампа на штоке штампа дополнительно установлено вращающееся колесо со стопорным болтом с возможностью подвижной фиксации штока в центральном отверстии опорной балки реперная система содержит дополнительный второй прогибомер, который гибкой связью функционально связан с вращающимся колесом с возможностью измерения перемещений последнего домкрат снабжен пневмоприводом,а вращающееся колесо посредством гибкой тяги подсоединено к двум оппозитно установленным дополнительным горизонтальным домкратам, снабженным масляной станцией,которые смонтированы с возможностью вращения указанного колеса и создания крутящего момента на штоке штампа. Пневмопривод содержит баллон высокого давления, который через редуктор посредством шланга подсоединен к домкрату. Трубная составная колонна выполнена с возможностью наращивания длины штока штампа. Штамп выполнен в виде среза в форме металлического обода с вмонтированной крыльчаткой. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства в сборе, а на фиг. 2 - фотография штока со штампом. 3 75652011.08.30 Устройство 1 содержит штамп 2 в виде среза в форме металлического обода 32 с вмонтированной крыльчаткой 33, шток 3 в виде трубной составной колонны, балкутраверсу 4 с домкратом 5, анкерные винтовые сваи 6, закрепленные на штангах 7, платформу 8 в виде опорной балки с центральным отверстием 9, прогибомер 10, реперную систему 11, установленную на опорах 20 концы опорной балки 8 содержат направляющие отверстия 12, через которые пропущены штанги 7 анкерных винтовых свай 6 домкрат 5 дополнительно содержит поддомкратник 13 с опорным подшипником 14 вращающееся колесо 15, смонтированное на штоке 3, стопорный болт 16 для подвижной фиксации штока 3 в центральном отверстии 9 опорной балки 8 второй дополнительный прогибомер 18 реперной системы 11 пневмопривод в виде баллона 19 высокого давления для привода домкрата 5, масляную станцию 21 для привода двух оппозитно установленных дополнительных горизонтальных домкратов 22, которые гибкими тягами 23 соединены с вращающимся колесом 15. Устройство 1 собирают и подготавливают к работе следующим образом. Бурят скважину 24 в выбранном месте испытания грунта. Далее оппозитно с двух сторон скважины 24 ввинчивают две анкерные винтовые сваи 6. Погружают штамп 2 в скважину 24 на заданную глубину, предварительно закрепив его на нижнем конце штока 3 в виде колонны труб. Концы опорной балки 8 посредством направляющих отверстий 12 монтируют на штангах 7, а затем опорную балку 8 устанавливают над скважиной 24, пропуская через центральное отверстие 9 верхний конец штока 3, на который устанавливают вращающееся колесо 15 и закрепляют стопорным болтом 16, жестко фиксируя на штоке 3. На верхний конец штока 3 колонны труб надевают поддомкратник 13, подшипник 14, а затем домкрат 5. Подшипник 14 обеспечивает свободное вращение штампа 2 в виде среза в форме металлического обода 32 с вмонтированной крыльчаткой 33. На опорной балке 8 с двух сторон оппозитно монтируют горизонтальные домкраты 22, которые гибкими тягами 23 в виде стальных тросов соединяют с вращающимся колесом 15 для создания с вмонтированной крыльчаткой 33. На опорной балке 8 с двух сторон оппозитно монтируют горизонтальные домкраты 22, которые гибкими тягами 23 в виде стальных тросов соединяют с вращающимся колесом 15 для создания крутящего момента на штоке 3. Домкрат 5 перекрывают балкой-траверсой 4, которую жестко фиксируют на штангах 7 анкерных свай 6 с помощью стопорных колец 25 и пальцев 26 в отверстиях 27. К домкрату 5 подсоединяют пневмопривод в виде баллона 19 высокого давления с азотом для создания давления и обеспечения вертикального перемещения штампа 2, при этом усилие, развиваемое домкратом 5,контролируют манометром 28. К горизонтальным домкратам 22 подсоединяют масляную станцию 21 для создания давления и обеспечения вращения штока 3 со штампом 2. Крутящий момент на штоке 3 контролируют по манометру 30. Далее монтируют реперную систему 11, включающую две опоры 20 с горизонтальной перекладиной, оснащенной металлическими ригелями 17 и 29, на которых устанавливают первый прогибомер 10 и второй прогибомер 18. Опоры 20 забивают или завинчивают в грунт с противоположных сторон скважины 24 на расстоянии 1,0-1,5 м от ее стенок. Глубина погружения опор 20 в грунт обеспечивает неподвижность реперной системы 11 в процессе испытания. Поддомкратник 13 соединяют с первым прогибомером 10 и грузами 31 с нитью из стальной проволоки диаметром 0,3-0,5 мм. Второй прогибомер 18 используют для измерения перемещения вращающегося колеса 15, которое соединено с ним гибкой тягой 23. Измерительная система, включающая манометры 28 и 30, обеспечивает измерение осадок с погрешностью не более 0,01 мм. Смонтированная таким образом установка готова к работе. Испытания выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости. Технический результат достигается за счет того, что используется опорная балка 8 с центральным направляющим отверстием 9, что позволяет быстро и точно установить и 4 75652011.08.30 при необходимости нарастить длину штока 3 в виде колонны труб. Использование пневмопривода 19 и масляной станции 21 обеспечивает повышение точности измерений деформационных характеристик грунтов по сравнению с прототипом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5