Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве
Приборы предварительного уплотнения грунтов перед срезом УГПС-1 и УГПС-2, ПМГ
жүктеу/скачать 5.93 Mb.
|
Приборы предварительного уплотнения грунтов перед срезом УГПС-1 и УГПС-2, ПМГ Для предварительного уплотнения грунта перед срезом применяются различные устройства, позволяющие производить уплотнение при заданном давлении и сохранении природной или заданной влажности, а также в условиях полного водонасыщения грунта. При этом измеряются вертикальные деформации образца с точностью 0,01 мм. В состав уплотнителя должны входить следующие основные узлы: рабочее кольцо; цилиндрическая обойма, в которую помещается рабочее кольцо; жесткий перфорированный штамп; механизм для создания нормальной нагрузки; ванна для водонасыщения образца грунта; индикатор для фиксации вертикальных деформаций образца грунта. Для предварительного уплотнения используются приборы УГПС-1 и УГПС-2. На рис. 8.1 и 8.2 приведены общие виды этих приборов. 
Рис. 8.1. Общий вид прибора для уплотнения грунта перед срезом УГПС-1 
Рис. 8.2. Общий вид прибора для уплотнения грунтов перед сдвигом УГПС-2 УГПС-1 и УГПС-2 имеют между собой много общего. Конструкции стаканов, в которых производится уплотнение, позволяют переносить уплотненные пробы грунта в срезыватель сдвигового прибора без передавливания. Площадь поперечного сечения стакана равна 40 см2. Передача давления на образец грунта производится при помощи секторных рычагов с неподвижными противовесами (у прибора УГПС-1) или без противовесов (УГПС-2) и с отношением длины малого плеча рычага к длине большого плеча 1:10. У прибора УГПС-1 регистрация осадки или набухания грунта производится при помощи неподвижного указателя 4 и подвижной шкалы 5, расположенной на внешней стороне секторного рычага 6. Более точная регистрация осадки (набухания) образца может производиться индикатором часового типа, для чего на приборе имеются держатели индикаторов 1. Стол, на котором смонтирован прибор, снабжен уравнительными винтами для приведения верхней панели в горизонтальное положение. В гнезде верхнего штампа помещается шарик, ванна со стаканом переносится на рычажный столик и устанавливается на панели приборов так, чтобы шпенек, находящийся в центре дна стакана с внешней его стороны, попал в соответствующее углубление в панели прибора. Рама 3, передающая давление, накладывается на верхний штамп так, чтобы углубление в винте коромысла рамы легло на шарик, помещенный в углублении верхнего штампа. Винт 2, проходящий через верхнее коромысло рамы и служащий одновременно штоком, передающим давление, ввинчивается в коромысло настолько, чтобы секторный рычаг 6 принял горизонтальное положение. После этого фиксируются показания индикатора или подвижной шкалы; в соответствии с программой исследований в стакан может быть залита вода или сохраняется первоначальная влажность, на подвески секторных рычагов помещаются грузы для создания первой ступени вертикального давления и т.д. Прибор УГПС-2 позволяет одновременно обжимать, как и УГПС-1, 12 образцов грунта, однако при помощи шести, а не двенадцати секторных рычагов. В каждой ванне устанавливаются по два стакана. В связи с этим прибор имеет практически в два раза меньшие размеры, при этом обслуживание его значительно упростилось, так как грузы помещаются на вдвое меньшем количестве подвесок, фиксация осадок ведется по шести индикаторам или шкалам. Собранные стаканы прибора УГПС-2 (рис. 8.3, а и б) помещаются в ванну 1 в следующем порядке: первый стакан с пробой ставится на нижний перфорированный штамп 2, затем в стакан помещается средний перфорированный штамп 4, на который устанавливается второй стакан с пробой и верхним перфорированным штампом 6. Для операций сборки, разборки и извлечения стаканов из ванны применяются специальные ключи (8, 9). Ванна со стаканами помещается на рычажный столик и далее работа производится теми же приемами, что и на модели УГПС-1.
Допустимое собственное сопротивление прибора срезу не превышает 0,05% от нормального давления. Специально для ПГС выпускаются тарировочные приспособления для определения собственного сопротивления срезу, поэтому последнее необходимо периодически проверять. Площадь поперечного сечения испытуемого образца равна 40 см2. Отношение длины малого плеча рычага к длине большого плеча как у срезающего рычага, так и у рычага нормального давления равно 1:10. Малым плечом срезающего рычага является расстояние от центра поперечного сечения троса, передающего усилие на срезыватель. Большим плечом этого рычага является расстояние от центра поперечного сечения вала, на котором закреплен рычаг, до центра поперечного сечения троса, огибающего сектор рычага по периметру. Плечами скользящего рычага, передающего вертикальное давление, являются аналогичные расстояния. ПГС укомплектован грузами, равными 4,2 и 1 кг, что соответствует удельному давлению, равному 0,1; 0,05; 0,025 МПа. Кроме того, в комплект включен один груз, равный 3,5 кг, и другой - 1,5 кг. Первый из них дополняет собственное давление рамы, передающей усилия до 0,1 МПа, а второй - до 0,05 МПа. Монтаж прибора: гнездо нижней обоймы срезывателя помещается в ванну или поддон с таким расчетом, чтобы цилиндрический выступ на внешней стороне дна гнезда занял место в соответствующем отверстии в дне ванны или поддона. Снизу ванны или поддона на цилиндрический выступ навертывается гайка, которая прижимает гнездо к поддону или ванне. В случае применения ванны под гайку предварительно подкладывается резиновая прокладка. Гнездо нижней обоймы с ванной или поддоном помещается в центр рабочего столика прибора и закрепляется винтом снизу. Сборка срезывателя производится следующим образом. В нижнюю обойму срезывателя 2 (рис. 8.6) ввертывается перфорированное днище 3. В тяговый цилиндр 1 помещается верхняя обойма срезывателя 4, после чего эта обойма вместе с цилиндром ставится на нижнюю обойму. В смонтированный срезыватель помещается нижний перфорированный штамп 6, на который укладывается кружок фильтровальной бумаги. В срезыватель помещается образец в тонкой разрезной гильзе 5. Поверхность образца покрывается фильтровальной бумагой, после чего на нее укладывается верхний перфорированный штамп. Собранный срезыватель устанавливается в гнездо нижней обоймы, находящейся в центре рабочего столика, и закрепляется при помощи винта. Тяговый цилиндр при помощи чеки соединяется с наконечником троса механизма для приложения срезывающего усилия. 
Рис. 8.6. Детали срезывателя прибора ПГС Механизм для приложения нормального давления состоит из секторного скользящего рычага с противовесом и подвеской для грузов и рамы, передающей давление на срезыватель с помощью устройств, расположенных на ее верхнем и нижнем коромыслах. Наконечник троса скользящего рычага скрепляется с нижним коромыслом рамы, передающей нормальное давление. Для этого наконечник троса вкладывается в паз наконечника натяжного вала и закрепляется чекой. Штамп верхнего коромысла накладывается на верхний перфорированный штамп, находящийся в срезывателе. На хвостовик штампа верхнего коромысла накладывается стакан натяжного устройства с таким расчетом, чтобы установочные шпильки тягового цилиндра проходили в отверстия кронштейнов натяжного устройства (рис. 8.5). На установочные шпильки навинчиваются гайки до соприкосновения с кронштейном. Вращением маховичка натяжного винта на нижнем коромысле рычагу придается горизонтальное положение. Поднятие тягового цилиндра производится до некоторого подъема верхней обоймы, чем сообщается срезывателю зазор между обоймами. Положение штампа верхнего коромысла должно быть заранее отрегулировано стопорными винтами таким образом, чтобы верхнее коромысло не ложилось на срезыватель. Механизм для приложения срезывающего усилия закрепляется постоянно на панели прибора винтами крепления и обеспечивает срез в горизонтальной плоскости. Проверяется положение рычага, передающего срезающее усилие. Для грубой регулировки положения противовесов муфта отвертывается на 0,5-1,0 оборот, после чего противовесы перемещаются в нужном направлении, и муфта вновь прижимает их к рычагу. Более тонкая регулировка достигается путем перемещения грузов противовесов по резьбе их кронштейнов. При правильно отрегулированном положении противовесов рычаг должен выходить из равновесия при приложении груза, не превышающего 50 г. Рычаг механизма приводится в исходное положение и ставится на тормоз. Наконечник троса, скрепленного с рычагом, соединяется с тяговой скобой срезывателя и закрепляется чекой. Для осуществления сдвига на подвеску рычага помещается груз и отводится стопорный винт. Для проверки собственного сопротивления ПГС сдвигающему усилию сдвигающий механизм заменяется блоком, срезыватель прибора заменяется тарировочным приспособлением. Между плитами этого приспособления прокладываются сепараторы с шариками. На верхнюю плиту помещается цилиндрическая накладка, через которую на плиты передается нормальное давление. Верхняя плита посредством ушка и чеки соединяется с тросом, перекинутым через блок и поддерживающим подвеску для грузов. На подвеску для грузов укладывается груз. Нагрузка на подвеску увеличивается до тех пор, пока, верхняя плита не придет в движение. Допустимая величина собственного сопротивления срезу у ПГС вместе с тарировочным приспособлением не должна быть выше 0,05% от нормального давления. Такая проверка должна проводиться не реже одного раза в год. Б. Прибор для определения сопротивления грунтов сдвигу ВСВ-25 является усовершенствованной моделью прибора ВСВ-1. Устройство позволяет производить определение сопротивления срезу как глинистых, так и песчаных грунтов в интервале нагрузок от долей МПа до 2,5 МПа вертикального давления. Прибор позволяет производить как консолидированные, так и неконсолидированные срезы грунтов. Общий вид и устройство прибора показано на рис. 8.7. 
Рис. 8.7. Общий вид (а) и устройство (б) сдвигового прибора ВСВ-25 (авторы: Виденеев В.П., Симанчук И.Б., Вихирев И.А.) При сборке прибора ВСВ-25 (рис. 8.7) подвижная плита 14 помещается в корпусе прибора на подшипниках 3. При этом толкатель, расположенный на передней части плиты, должен пройти в проем передней части корпуса. Для этого подвижная плита сдвигается в исходное положение арретирным винтом 15. Нижняя обойма срезывателя 12 вставляется в гнездо 13 и закрепляется винтами. В отверстие верхней панели 5 вставляется верхняя обойма срезывателя с подъемной гайкой 11. Верхняя панель с закрепленным на ней редуктором 6 устанавливается на стенках корпуса так, чтобы шпильки 16 вошли в отверстия и фиксировали ее относительно станины прибора. Со станиной панель стягивается откидными гайками 4. В срезыватель прибора помещается нижний перфорированный штамп 10, после чего туда помещается грунт в тонкостенной разрезной гильзе 8 от стакана Царева так, чтобы верхний утолщенный край гильзы лег в желобок на внутренней стороне верхней обоймы 11 срезывателя. Это обеспечивает положение разрезной гильзы, при котором стык между ее верхней и нижней частями располагается точно на стыке верхней и нижней обойм срезывателя. Сверху на испытываемую пробу кладется верхний перфорированный штамп 9, на который устанавливается динамометр 1, и прижимается к штампу вращением ручки редуктора 6. Верхняя обойма приподнимается вращением гайки, чем создается необходимый зазор между обоймами срезывателя. Устанавливается индикатор с таким расчетом, чтобы при перемещении нижней обоймы срезывателя стержень индикатора перемещался вслед за упором, закрепленным на верхней плите. При производстве быстрого среза, занимающего 20-40 секунд, индикатор для измерения вертикальных деформаций не устанавливается. Далее монтируется динамометр 1а для измерения касательного напряжения. Максимальное касательное напряжение при срезе регистрируется динамометром, на индикаторе которого расположено тормозное устройство 2, фиксирующее максимальное показание динамометра. Нормальное давление и срезающее усилие прикладываются путем вращения ручек редукторов 6 и 7, имеющих переключатель скорости подачи. В процессе испытания необходимо строго следить за неизменностью заданных показаний динамометра, регистрирующего величину вертикального давления и, в случае необходимости, уменьшать или увеличивать его до заданной величины. В. Лабораторная установка ЛУС-100 для определения сопротивления грунтов срезу под вертикальными нагрузками от 0,1 до 10 МПа. Установка позволяет производить определения сопротивления срезу глинистых грунтов в интервале вертикальных нагрузок от 0,1 до 10 МПа и применяется в основном для испытаний по схеме замедленного (консолидированного) среза. Установка состоит из следующих основных узлов (рис. 8.8): срезывателя 1 с подвижной нижней обоймой; механизма 2, передающего нормальное давление на образец; механизма 3, передающего сдвигающее усилие на образец; динамометра 2, ДОСМ-3-3 (до 3000 кг) или ДОСМ-3-5 (до 5000 кг) для измерения сдвигающего усилия; индикатора 5 часового типа для измерения деформаций среза; педальной системы 6 временного снятия нормального давления; стола с винтами регулировки уровня 7. 
Рис. 8.8. Общий вид установки ЛУС-100 Монтаж установки производится в следующем порядке (рис. 8.9): подвижная плита 2 устанавливается в корпусе установки на шарики, находящиеся в сепараторах 8. При помощи арретирного винта 3 плита сдвигается в исходное положение. Нижняя обойма срезывателя 13 вместе с перфорированным нижним штампом 14 вставляется в гнездо подвижной плиты 12 и закрепляется фиксирующими винтами. В отверстие верхней панели 7 вставляется верхняя обойма срезывателя 3, на которую навертывается подъемная гайка 2. Верхняя панель 7 устанавливается на стенках корпуса так, чтобы штифты вошли в отверстия верхней панели. Верхняя панель к стенкам корпуса крепится при помощи откидных болтов с гайками. В срезыватель помещается образец грунта в тонкостенной разрезной гильзе с таким расчетом, чтобы верхний утолщенный край гильзы (кольца) вошел в соответствующую выточку, расположенную на внутренней стороне верхней обоймы срезывателя. Образец грунта, покрытый с двух сторон бумажными фильтрами, помещается в срезыватель. На испытуемый образец кладется верхний перфорированный штамп 15. На тяги устанавливается винтовая система 5, которая закрепляется гайками. На квадрат 6 винтовой системы помещается штурвал 4. Вращением подъемной гайки 2 по часовой стрелке поднимается верхняя обойма, чем создается необходимый зазор между обоймами. Винтовой упор вывертывается на 10-15 мм. Сбоку на кронштейне устанавливается индикатор с таким расчетом, чтобы при перемещении нижней обоймы стержень индикатора перемещался за упором 11, закрепленным на верхней подвижной плите 12. Для замера срезающего усилия устанавливается динамометр ДОСМ-3-3 или ДОСМ-3-5. Рычаг передачи нормального давления устанавливается в горизонтальное положение при помощи противовеса по двум визирующим устройствам 1, расположенным на рычаге и на столе. 
Рис. 8.9. Детали установки ЛУС-100 Г. Прибор срезной полуавтоматический ПСП-3 предназначен для определения сопротивления срезу глинистых и песчаных грунтов и позволяет проводить испытания образцов с шестью скоростями приложения срезывающих усилий (рис. 8.10). 
Рис. 8.10. Прибор срезной полуавтоматический ПСП-3 Конструкция прибора ПСП-3 соответствует требованиям ГОСТ 12248-78 и обеспечивает: постоянную нормальную нагрузку; фиксацию максимальной срезывающей нагрузки на индикаторе динамометра на участке деформации среза 0-5 мм; передачу срезывающей нагрузки с постоянной скоростью; автоматическую остановку прибора по достижении деформации среза 5 мм; звуковую и световую сигнализации об окончании опыта; возврат механизма срезывателя в исходное положение с автоматической остановкой двигателя в исходном положении; возможность наблюдения за вертикальными деформациями грунта как в начале, так и в ходе опыта по индикатору, устанавливаемому на стойке; возможность наблюдения за горизонтальными деформациями образца в процессе опыта по индикатору; возможность арретирования рычажной системы вертикальной нагрузки без снятия грузов; возможность проведения среза под водой; возможность одновременного испытания на срез сразу трех образцов. Срезной прибор ПСП-3 разработан на базе серийных приборов ПГС и ВСВ-25, выпускаемых Угличским экспериментальным ремонтно-механическим заводом Гидропроекта. Все узлы прибора монтируются на плите 1, которая устанавливается на столе. Плита должна быть выверена в горизонтальной плоскости при помощи опорных винтов. Краткая техническая характеристика ПСП-3: площадь поперечного сечения образца - 40 см2, максимальное допустимое давление (уплотняющее) на образец - 1,25 МПа; максимальное допустимое срезающее давление на образец - 0,5 МПа; максимальная величина смещения нижней части срезывателя - 18 мм; опыт проводится на участке 5 мм; соотношение плеч рычагов вертикальной нагрузки 1:10, приложение вертикальной нагрузки ступенями; точность измерения деформации грунта - 0,01 мм; привод механизма срезывателя - электродвигатель; возможные скорости перемещения срезывателя - 10; 2,5; 0,5; 0,1; 0,05; 0,02 мм/мин. Вертикальная нагрузка на образец создается грузами 9, укладываемыми на подвеску. Далее нагрузка передается через сектор 10 и рамку, состоящую из верхнего коромысла, нижнего коромысла и тяг, на образец, помещенный в срезыватель 6. Сектор уравновешивается с помощью противовеса 7, перемещаемого по резьбе рычага. При создании вертикальной нагрузки на образец необходимо учитывать массу рамки, создающей дополнительную нагрузку. Поэтому в комплект прибора входят грузы по 1,5 кг, которые совместно с рамкой создают давление на образец 0,05 МПа. В приборе ПСП-3 предусмотрена возможность производить перезарядку (смену образцов) без снятия грузов с подвески. Для этого ногой нажимают педали 8 и тяги с помощью фиксаторов закрепляют в щеках. При проведении опыта тяга с педалью отсоединяется, чем освобождается противовес. Срезывающее усилие создается электродвигателем, от которого крутящий момент через эластичную муфту передается на червячный редуктор с передаточным числом 120, а затем цепной передачей с передаточным числом 2,7 он передается на коробку передач. От коробки передач крутящий момент цепными передачами передается к трем ходовым винтам, а через них приводятся в движение пиноли, создающие срезающее усилие на образец. Коробка передач обеспечивает указанные выше скорости перемещения пинолей. Для возвращения срезывателя в исходное положение предусмотрен "задний ход" с любой из имеющихся скоростью (обычно применяется скорость 10 мм/мин). От пинолей к образцам срезающее усилие передается через образцовые динамометры ДОСМ-3-0,1 (3). С помощью динамометров производится замер максимального срезающего усилия. Оно фиксируется с помощью специального тормоза, устанавливаемого на индикаторе динамометра. Наибольший предел измерений динамометра - 20 МПа. Порог чувствительности динамометра не более 0,02% от наибольшего предела измерения. Для зарядки прибора подвижная плита 2 фиксируется подпружинным упором 5. Зарядка прибора осуществляется аналогично зарядке прибора ВСВ-25. Перед началом опыта упор необходимо отвести за рукоятку на корпусе. В приборе предусмотрена возможность среза под водой. Для этого вместо поддона устанавливается ванна. В прибор введены элементы автоматики и сигнализации. При включении прибора в сеть и включении двигателя на пульте управления 9 загорается зеленая лампочка, при окончании опыта вместо зеленой лампочки загорается красная и включается звонок. Возврат срезывателя в исходное положение производится поворотом ручки из положения "вперед" в положение "назад". При регулировке величины смещения срезывателя от начала опыта до окончания среза необходимо к величине среза 5 мм прибавить величину деформации динамометра. Эта величина выбирается по паспорту, прилагаемому заводом-изготовителем к каждому экземпляру динамометра. При работе на приборе ПСП-3 необходимо строго соблюдать меры безопасности, перечень которых приводится в технической документации, прилагаемой к прибору. Д. Срезной прибор Фундаментпроекта СПФ-2М с приставкой ПДС-21 предназначен для определения прочностных характеристик глинистых и песчаных грунтов методом прямого плоского (консолидированного и неконсолидированного) среза с заданной скоростью и одновременным построением кривой среза. Конструкция прибора обеспечивает: постоянство приложенной нормальной нагрузки; передачу срезающей нагрузки с постоянной скоростью; автоматическую остановку прибора по достижении деформации среза 5 мм; возврат механизма срезывателя в исходное положение с автоматической остановкой в исходном положении; возможность наблюдения за горизонтальными деформациями грунта по индикатору; возможность наблюдения за величиной срезающего усилия по индикатору динамометра; возможность автоматической записи процесса испытания в координатах X, Y с помощью приставки ПДС-21 (потенциометра двухкоординатного самопишущего). По оси абсцисс производится запись величины горизонтальной деформации, а по оси ординат - величины срезающей нагрузки. Прибор СПФ-2М (рис. 8.11) состоит из следующих основных узлов: срезывателя, в основу конструкции которого положен прибор ВСВ-25; системы передачи нормального давления; измерительной системы; узла передачи срезающей нагрузки с постоянной скоростью; приставки автоматической записи процесса испытаний. 
Рис. 8.11. Срезной прибор Фундаментпроекта СПФ-2М Сборка срезывателя 4 и зарядка в него образца производятся аналогично прибору ВСВ-25. Для облегчения извлечения образца из срезывателя служит рычаг с вертикальным стержнем, выталкивающим снизу грунт из обоймы. Верхний перфорированный штамп снабжен удлиненным штоком со сферической выемкой, в которую помещается стальной шарик. Система передачи нормального давления состоит из рычага 6 с нанесенной на него с двух сторон градуировкой (от 0 до 0,5 МПа с одной стороны и от 0 до 1 МПа - с другой). По рычагу может перемещаться груз, состоящий из одной или двух гирь. Верхняя съемная гиря употребляется в случае, если нормальное давление должно превышать 0,5 МПа. Рычаг с помещенной на него гирей передает нагрузку на образец посредством штока со сферическим углублением, в котором помещается шарик. Рычажное устройство передает давление на шарик сверху. При производстве опытов рычаг должен быть строго горизонтален. Для регулировки его уровня на штоке смонтирован специальный штурвал 5. Измерительная система состоит из индикатора 3 для фиксации горизонтального перемещения подвижной части срезывателя, соединенного с тензодатчиком 9 для автоматической регистрации горизонтальных перемещений на самописце (координата X). Индикатор динамометра служит для измерения срезающей нагрузки на участке деформации среза. Ножка индикатора соединена с тензодатчиком для регистрации сдвигающих усилий (координата Y). Система обеспечения передачи срезающей нагрузки с постоянной скоростью включает электродвигатель, редуктор, фрикцион, коробку передач 8. От коробки передач крутящий момент передается на пиноль и обеспечивает скорость ее перемещения 5,0; 1,0; 0,5 и 0,01 мм/мин. От пиноли к образцу срезающее усилие передается через образцовый динамометр ДОСМ-3-0,2. Пульт управления 10, расположенный в нижней части корпуса прибора, служит для запуска и остановки мотора, а также для включения заднего хода (с любой из имеющихся скоростью перемещения). В прибор СПФ-2М введены элементы автоматики, отключающие электродвигатель после достижения горизонтального перемещения подвижной части срезывателя, равного 5 мм. Система автоматической записи процесса испытаний включает тензодатчики, преобразователь-усилитель 2 и потенциометр двухкоординатный самопишущий 1. Запись осуществляется на листах миллиметровой бумаги на планшете, смонтированном на верхней крышке потенциометра. жүктеу/скачать 5.93 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
