RU2017114C1

RU2017114C1 - Device for determination of material strength characteristics

Info

Publication number: RU2017114C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Викторович Егоршев; Владимир Александрович Комаров
Original assignee: Анатолий Викторович Егоршев; Владимир Александрович Комаров
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: geology. SUBSTANCE: strength meter is made in the form of dynamometer 13 with a loading handle, bar 1 has snap lock 2 in its lower part. Bedplate 3 and guide pin 4 are made on the bar lower end. Tubular guide 9 is mounted on the bar for telescopic movement on the bar, strength beams 10 with shaped rollers 11, provision is made for double-acting dynamometer, movable grips hinge-joined on the bedplate and made in the form of a lever, and a plate of invariable thickness secured on the free end of the latter, bent on a radius equal to the size of the lever and provided with a stiffening rib. EFFECT: enhanced accuracy of determination of soil strength characteristics. 3 dwg

Description

Изобретение относится к геологии, в частности к приборам для определения прочностных характеристик грунта, и может быть использовано для определения механических свойств грунта перед закреплением или швартовкой на нем каких-либо объектов, например воздушных шаров или дирижаблей. The invention relates to geology, in particular to devices for determining the strength characteristics of the soil, and can be used to determine the mechanical properties of the soil before fixing or mooring on it any objects, such as balloons or airships.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для определения механических свойств материалов, содержащее стержень, установленную на одном конце стержня пружину, шагом равным 1,75-2,25 толщины ее витков, один конец которой связан со стержнем, а другой заострен, силоизмеритель в виде динамометра с нагружающей рукояткой, связанный со вторым концом стержня [1]. The closest technical solution, selected as a prototype, is a device for determining the mechanical properties of materials, containing a rod, a spring installed on one end of the rod, in increments of 1.75-2.25 of the thickness of its turns, one end of which is connected to the rod and the other pointed, load meter in the form of a dynamometer with a loading handle, connected with the second end of the rod [1].

Недостатком известного устройства, выбранного в качестве прототипа, является недостаточная достоверность получаемых результатов проб грунта из-за того, что в процессе нагружения (при вытягивании ввернутой в грунт пружины) происходит разрезание витками пружины слоя грунта, а объем грунта подвергаемого контролю - минимален, поэтому существует вероятность, что контролируемый участок будет иметь механические характеристики количественно отличающиеся в ту или иную сторону по отношению к близлежащим. A disadvantage of the known device selected as a prototype is the lack of reliability of the obtained results of soil samples due to the fact that during loading (when pulling a spring screwed into the soil), the soil layer is cut by turns of the spring, and the volume of soil subjected to control is minimal, therefore, there is the likelihood that the controlled area will have mechanical characteristics that are quantitatively different in one direction or another with respect to nearby ones.

Целью изобретения является повышение точности при определении характеристик грунта. The aim of the invention is to improve the accuracy in determining the characteristics of the soil.

Это достигается тем, что устройство для определения прочностных характеристик грунта, содержащее стержень, установленную на одном конце стержня пружину, шагом равным 1,75-2,25 толщины ее витков, один конец которой связан со стержнем, а другой заострен, силоизмеритель в виде динамометра с нагружающей рукояткой, связанный с вторым концом стержня, снабжено стержнем и пружинчатым замком в его нижней части, закрепленными на нижнем конце стержня опорной плитой и направляющим штырем, трубчатой направляющей, установленной на стержне с возможностью телескопического перемещения по стержню, на нижнем конце которой жестко закреплены силовые балки с профилированными роликами на заканцовках последних, а на верхнем - силоизмеритель в виде динамометра двухстороннего действия, подвижными захватами, при этом направляющий штырь закреплен перпендикулярно плоскости опорной плиты и его ось совпадает с осью стержня, на верхней плоскости опорной плиты симметрично оси стержня установлены узлы крепления подвижных захватов, трубчатая направляющая выполнена с профилированными под язычки пружинчатого замка отверстиями в своей нижней части. Каждый подвижный захват содержит прижимной рычаг и фиксирующий якорь, выполненный в виде пластины постоянной толщины изогнутой по радиусу, равному величине прижимного рычага. Подвижный захват на опорной плите устанавливается шарнирно с возможностью вращения относительно узлов крепления, ось которых перпендикулярна плоскости вращения подвижных захватов, на внутренней стороне пластины якоря закреплено ребро жесткости, а передние кромки пластины, ребра жесткости и заканцовка направляющего штыря выполнены заостренными. This is achieved by the fact that the device for determining the strength characteristics of the soil, containing a rod, a spring installed on one end of the rod, in increments of 1.75-2.25 of the thickness of its turns, one end of which is connected to the rod and the other pointed, force meter in the form of a dynamometer with a loading handle connected to the second end of the rod, provided with a rod and a spring lock in its lower part, fixed to the lower end of the rod with a support plate and a guide pin, a tubular guide mounted on the rod with the possibility telescopic movement along the rod, at the lower end of which power beams are rigidly fixed with profiled rollers on the ends of the latter, and on the upper - a force meter in the form of a double-acting dynamometer, movable grippers, while the guide pin is fixed perpendicular to the plane of the base plate and its axis coincides with the axis of the rod , on the upper plane of the base plate symmetrically to the axis of the rod mounted fastening nodes of the movable grippers, the tubular guide is made with profiled under the tabs of the springs atogo lock hole in its lower part. Each movable grip contains a clamping lever and a fixing anchor made in the form of a plate of constant thickness bent along a radius equal to the size of the clamping lever. The movable gripper on the base plate is pivotally mounted relative to the attachment points, the axis of which is perpendicular to the plane of rotation of the movable grippers, a stiffener is fixed on the inner side of the armature plate, and the front edges of the plate, stiffeners and the end of the guide pin are pointed.

Достижение поставленной цели действительно возможно, так как трубчатая направляющая с закрепленными на ней силовыми балками и роликами на заканцовках последних, перемещаясь по стержню, роликами надавливая на прижимные рычаги и проворачивая их в узлах крепления, вдавливает фиксирующие якоря в грунт до упора. Динамометр, соединенный с трубчатой направляющей, будет показывать усилия вдавливания подвижных захватов в грунт. В крайнем положении, когда прижимные рычаги придавлены к опорной плите, язычки пружинчатого замка входят в соответствующие отверстия на трубчатой направляющей, фиксируя ее со стержнем. При подъеме устройства (когда якоря находятся в грунте), динамометр будет показывать уже другую величину усилий. По соотношению усилий определяются механические свойства грунта. Вдавливание якорей в грунт по радиусу не требует больших нагрузок, так как режущая кромка имеет маленькую площадь поперечного сечения. При установке якорей в грунт не нарушается его сплошность. При подъеме, давление грунта равномерно распределяется по плоскости пластины якоря. Ребро жесткости на пластине якоря обеспечивает последней значительную прочность. Achieving this goal is really possible, since the tubular guide with power beams and rollers fixed on it at the ends of the latter, moving along the shaft, pressing on the clamping levers with the rollers and turning them in the attachment points, presses the anchors into the ground until they stop. A dynamometer connected to the tubular guide will show the efforts of pushing the moving grippers into the ground. In the extreme position, when the clamping levers are pressed against the base plate, the tabs of the spring lock enter the corresponding holes on the tubular guide, fixing it with the rod. When lifting the device (when the anchors are in the ground), the dynamometer will show a different amount of effort. The ratio of forces determines the mechanical properties of the soil. Pressing anchors into the soil along the radius does not require large loads, since the cutting edge has a small cross-sectional area. When installing anchors in the ground, its continuity is not violated. When lifting, soil pressure is evenly distributed along the plane of the armature plate. The stiffener on the armature plate provides the latter with significant strength.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - подвижные захваты в готовности к работе; на фиг. 3 - то же, в рабочем положении в грунте. In FIG. 1 shows a device, a General view; in FIG. 2 - movable captures in readiness for work; in FIG. 3 - the same, in the working position in the ground.

Устройство для определения прочностных характеристик грунта содержит стержень 1 с пружинчатым замком 2, размещенным внутри стержня. К торцу стержня жестко крепится опорная плита 3 и направляющий штырь 4. На опорной плите 3 симметрично оси стержня закреплены узлы 5 крепления подвижных захватов. Подвижные захваты 8 заострены на свободных концах. Со стержнем телескопически соединяется трубчатая направляющая 9 с силовыми балками 10 на свободном конце и с профилированными роликами 11 на заканцовках балок. A device for determining the strength characteristics of the soil contains a rod 1 with a spring lock 2 located inside the rod. The base plate 3 and the guide pin 4 are rigidly attached to the end face of the rod. On the base plate 3, the attachment points 5 of the movable grippers are fixed symmetrically to the axis of the rod. The movable grips 8 are pointed at the free ends. A tubular guide 9 is telescopically connected to the rod with power beams 10 at the free end and with profiled rollers 11 at the ends of the beams.

В нижней части направляющей 9 (см. фиг. 1) выполнены отверстия 12 для входа в них язычков пружинчатого замка 2, для фиксации подвижной трубчатой направляющей 9 на стержне 1. На верхней части направляющей 9 закреплен динамометр 13 двухстороннего действия с загрузочной рукояткой 14. In the lower part of the guide 9 (see Fig. 1), holes 12 are made for the tongue of the spring lock 2 to enter into them, for fixing the movable tubular guide 9 on the rod 1. On the upper part of the guide 9, a double-acting dynamometer 13 with a loading handle 14 is fixed.

Устройство для определения прочности характеристик грунта работает следующим образом. Стержень 1 с опорной плитой 3 и штырем 4 устанавливается на грунт так, чтобы штырь полностью зашел в грунт, а опорная плита 3 своей нижней плоскостью плотно прилегла к грунту. На узлы 5 крепления устанавливаются подвижные захваты, при этом прижимной рычаг 6 шарнирно соединяется с узлом крепления, а фиксирующий якорь 7 своей острой кромкой упирается в грунт (см. фиг. 2). Установив и закрепив стержень, на него телескопически надевается трубчатая направляющая 9, которая перемещается по стержню до соприкосновения роликов 11, закрепленных на силовых балках 10, с прижимным рычагом 6. Прикладывая нагрузку к загрузочной рукоятке 14, связанной с динамометром 13 и направляющей 9, посредством прокатывания роликов 11 по прижимным рычагам 6 фиксирующий якорь 7 вдавливается в грунт. При этом фиксирующие якоря 7, изогнутые по радиусу относительно оси вращения в узлах крепления будут входить в грунт не нарушая его целостности, имея площадь соприкосновения с грунтом в направлении действия силы равной сумме площадей поперечного сечения пластины 7 и ребра жесткости 8. Показания динамометра 13 будут определяться прочностными характеристиками грунта. A device for determining the strength of soil characteristics works as follows. The rod 1 with the base plate 3 and the pin 4 is mounted on the ground so that the pin is completely in the ground, and the base plate 3 with its lower plane is snug against the ground. Movable grippers are installed on the attachment nodes 5, while the clamping lever 6 is pivotally connected to the attachment point, and the fixing anchor 7 abuts against the ground with its sharp edge (see Fig. 2). Having installed and secured the rod, a tubular guide 9 is telescopically mounted on it, which moves along the rod until the rollers 11, mounted on the power beams 10, touch the clamping lever 6. Applying a load to the loading handle 14, connected with the dynamometer 13 and the guide 9, by rolling rollers 11 on the clamping levers 6, the fixing anchor 7 is pressed into the ground. In this case, the fixing anchors 7, bent radially relative to the axis of rotation in the attachment points, will enter the soil without violating its integrity, having a contact area with the soil in the direction of the force equal to the sum of the cross-sectional areas of the plate 7 and the stiffener 8. The readings of dynamometer 13 will be determined strength characteristics of the soil.

Достигнув крайнего положения, при котором прижимные рычаги 6 будут лежать на опорной плите 3, а фиксирующие якоря 7 будут утоплены в грунт на максимальную глубину, отверстия 12 на трубчатой направляющей 9 совпадут с язычками 2 пружинчатого замка, а последние, войдя в отверстия 12, зафиксируют направляющую 9 на стержне (см. фиг. 3). При прикладывании нагрузки другого знака к загрузочной рукоятке 14 соединенные между собой направляющая 9 и стержень 1, связанные, в свою очередь, с помощью подвижных захватов с грунтом и динамометром 13, будут перемещаться в сторону действия силы, воздействуя фиксирующими якорями 7 на грунт. Фиксирующие якоря, разрывая грунт, будут перемещаться в вертикальной плоскости. Усилия сцепления с грунтом будут передаваться на динамометр 13. Чем больше будут количественные характеристики прочности грунта, тем больше усилий потребуется приложить к рукоятке 14 для полного извлечения якорей из грунта. Для того, чтобы пластина сохраняла свою форму при выходе из грунта, на ней закреплено ребро жесткости. Having reached the extreme position in which the clamping levers 6 will lie on the base plate 3, and the fixing anchors 7 will be sunk to the maximum depth, the holes 12 on the tubular guide 9 will coincide with the tongues 2 of the spring lock, and the latter, entering the holes 12, will fix guide 9 on the rod (see Fig. 3). When applying a load of a different sign to the loading handle 14, the interconnected guide 9 and the rod 1, connected, in turn, by means of movable grippers with the ground and dynamometer 13, will move in the direction of the force, acting with the fixing anchors 7 on the ground. Fixing anchors, breaking the ground, will move in a vertical plane. The adhesion forces to the ground will be transmitted to the dynamometer 13. The greater the quantitative characteristics of the strength of the soil, the more effort will be required to apply to the handle 14 to completely remove the anchors from the ground. In order for the plate to retain its shape when leaving the ground, a stiffener is fixed on it.

Прочность грунта определяется по показаниям динамометра 13 при погружении подвижных захватов в грунт и при извлечении последних из грунта. Изготовление фиксирующих якорей, изогнутых по радиусу относительно оси вращения, позволит не допускать изменения сплошности исследуемого участка грунта, увеличивает объем проверяемого участка грунта и нагрузку на рабочие элементы (подвижные захваты) при извлечении их из грунта в момент контроля, что позволит повысить достоверность определения прочности грунта за счет двойного снятия показаний при прикладывании нагрузки последовательно в двух противоположных направлениях. The strength of the soil is determined by the readings of the dynamometer 13 when the movable grips are immersed in the soil and when the latter are removed from the soil. The manufacture of fixing anchors radially bent relative to the axis of rotation will allow to prevent changes in the continuity of the investigated soil, increase the volume of the tested soil and the load on the working elements (movable grippers) when removing them from the soil at the time of control, which will increase the reliability of determining the strength of the soil due to the double reading when applying the load sequentially in two opposite directions.

Claims

DEVICE FOR DETERMINING STRENGTH CHARACTERISTICS OF MATERIALS, containing a pointed indenter for penetrating into the ground, a rod connected with it with a support pad perpendicular to it and designed to interact with its other end, a dynamometer and a loading handle coaxial with it, characterized in that improving accuracy in determining the characteristics of the soil, it is equipped with a pointed at the end of the guide pin, mounted on the supporting platform coaxially with the rod, the guide in the form of a glass, in which Ohm, with the possibility of axial movement, a part of the rod is placed, and spring-loaded clamps mounted on the rod, profiled holes are made on the side of the glass walls located at the end side, designed to accommodate spring-loaded clamps, the indenter is made in the form of plates bent around the axis with stiffeners and fixed by one end along their radii of the corresponding levers, fixed by the other ends on the supporting platform from the side of the rod by corresponding hinges, the axis of which is perpendicular to the axis of the rod, the connection of which with the indenter is made in the form of brackets fixed on the glass with rollers designed to interact with the surfaces of the corresponding levers, and a dynamometer with a loading handle are fixed on the bottom of the glass.