RU25518U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE QUANTITY OF FROZEN SOIL LEARING FROM PRESSURE - Google Patents

Description

Устройство для определения величины морозного пучения грунтов от давления.A device for determining the value of frost heaving of soils from pressure.

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к инженерногеологическим изысканиям.The utility model relates to the field of construction, in particular, to geological engineering surveys.

Имеется устройство для определения величины морозного пучения грунтов разработанный Л И Ганелесом 1. Однако данное устройство не позволяет продвоить исследования морозного пучения от давления.There is a device for determining the magnitude of frost heaving of soils developed by LI Ganeles 1. However, this device does not allow further studies of frost heaving from pressure.

Наиболее близким по конструктивному решению является установка для определения величины морозного пучения применительно к дорожному строительству приведенная в книге авторы Хархута Н.Я и Васильев Ю.М.2 и в работе 3.The closest to the constructive solution is the installation for determining the amount of frost heaving in relation to road construction given in the book by the authors of Kharkhut N.Ya and Vasiliev Yu.M.2 and in 3.

Установка состоит из герметичного поддона сваренного из металлических листов с ребрами жесткости с отверстиями, которая сверху имеет отверстия для установки образцов грунта, а сбоку отверстие с патрубком для подачи воды в поддон Образцы для испытания грунта имеют диаметр 100 мм и высоту 82 мм Кольцевой разрезной стакан состоит из отдельных колец высотой 10 мм, которые с обоих сторон имеют выточки, заполняемые для герметизации солидолом. Выточки сделаны с допусками, позволяющими кольцам свободно перемещаться вдоль вертикальной оси, что гарантирует беспрепятственное вспучивание образца при замерзании. Поддон с образцами грунта помещают в холодильный шкаф (камеру). Чтобы замерзание образцов происходило только сверху, пространство между образцами грунта и стенкой холодильника для термоизоляции засыпают опилками На поверхность образцов устанавливают металлические пластины о которые упираются ножки индикаторов, предназначенных для измерения величины морозного пучения грунта Мессуры укрепляют на штативах, расположенных внутри камеры Для насыщения образцов грунта водой поддон с патрубком соединяют с колбой для воды и поддерживают необходимый уровень воды. Температура в холодильной камере регулируется точностью 1°С.The installation consists of a sealed pallet welded from metal sheets with stiffeners with holes, which has holes on top for installing soil samples, and on the side there is a hole with a pipe for supplying water to the pallet. Soil testing samples have a diameter of 100 mm and a height of 82 mm. An annular split glass consists of of individual rings 10 mm high, which on both sides have recesses filled to seal with solid oil. The undercuts are made with tolerances that allow the rings to move freely along the vertical axis, which ensures free swelling of the sample during freezing. A pallet with soil samples is placed in a refrigerator (chamber). To freeze the samples only from above, the space between the soil samples and the refrigerator wall for thermal insulation is covered with sawdust. Metal plates are mounted on the surface of the samples against which the legs of indicators are used, which are used to measure the amount of frost heaving of the soil. Masses are mounted on tripods located inside the chamber. To saturate the soil samples with water a tray with a nozzle is connected to a water flask and maintain the required water level. The temperature in the refrigerator is regulated by an accuracy of 1 ° C.

Однако указанная установка имеет ряд недостатков в частности, она не позволяет замораживать образцы до полного прекращения их пучения при заданной скорости промерзания и при неограниченном потоке воды к зоне промерзания, высота образцов согласно исследованиям 4 должна быть не менее 140 мм при которой не искажается влагоперенос по сравнению с натуральными условиями И наконец, она не позволяет проводить испытания образцов под нагрузками, что необходимо для определения величины морозного пучения от давления.However, this installation has a number of drawbacks, in particular, it does not allow freezing the samples until they cease to freeze at a given freezing rate and with an unlimited flow of water to the freezing zone, the height of the samples according to studies 4 should be at least 140 mm, at which moisture transfer is not distorted in comparison with natural conditions. And finally, it does not allow testing of samples under loads, which is necessary to determine the magnitude of frost heaving from pressure.

Целью полезной модели является исключение отмеченных недостатков Достигается эта цель тем, что для контроля температуры грунта и скорости промерзания на нижнем кольце цилиндрических образцов просверливается отверстие для установки термопар, высота цилиндра из колец для образцов грунта принимается равной 140 мм и изготавливается аналогично прототипу, установка изготавливается для одновременного испытания 14 образцов грунта без давления и при давлениях 20,50 кПа и один образец при относительном неподвижном штампе, на котором с помощью жестко закрепленного двумя болтами к поддону динамометра измеряется максимальная нормальная сила морозного пучения при невозможности пучения образца Это позволяет определить величину морозного пучения при любых диапазонах действующего давления по графикуThe purpose of the utility model is to eliminate the noted drawbacks. This goal is achieved by the fact that to control the soil temperature and freezing rate, a hole for installing thermocouples is drilled on the bottom ring of cylindrical samples, the cylinder height from the rings for soil samples is taken equal to 140 mm and is manufactured similarly to the prototype, the installation is made for simultaneous testing of 14 soil samples without pressure and at pressures of 20.50 kPa and one sample with a relative stationary stamp on which using When the bolt is fastened with two bolts to the dynamometer tray, the maximum normal frost heaving force is measured when the specimen cannot be heaved. This allows you to determine the amount of frost heaving at any operating pressure ranges according to the graph

Величина морозного пучения измеряется аналогично известному способу мессурами с точностью до 0,01 мм Испытания грунтов на морозное пучение под давлением проводятся в обычной холодильной камере заводского изготовления, позволяющей создавать температуру воздуха в камере до -20°С и поддерживать ее с точностью 1°СThe value of frost heaving is measured similarly to the known method with an accuracy of 0.01 mm. Soil tests for frost heaving under pressure are carried out in a standard factory-made refrigeration chamber, which allows the air temperature in the chamber to be created up to -20 ° С and maintained with an accuracy of 1 ° С

закрепления динамометра, 3 - образцы грунта с пластиной -15 для опирания штока, 4 динамометр, 5 - мессуры, 6 - теплоизоляция (опилки, вата и т д ), 7 - шток, 8 - грузыштампы, 9 - сосуд с водой, 10 - штатив, 11 - каркас из уголков для крепления штативов 10 и фиксации грузов -16, 12 -термопары, 13 - сосуд для воды, 14 - болты для крепления динамометраfixing the dynamometer, 3 - soil samples with a plate -15 for supporting the rod, 4 dynamometer, 5 - masses, 6 - thermal insulation (sawdust, cotton wool, etc.), 7 - rod, 8 - cargo stamps, 9 - vessel with water, 10 - tripod, 11 - frame from the corners for mounting tripods 10 and securing cargo -16, 12 - thermocouples, 13 - water vessel, 14 - bolts for mounting the dynamometer

Испытания выполняют следующим образомThe tests are performed as follows

Образцы грунта не нарушенной структуры, сформированные в в кольцевых формах 3 (см фиг 1) с поддоном 2 помещают в холодильную камеру 1 Чтобы замерзание образцов происходило только сверху вниз, пространство 6 между образцами, поддоном и внутренней стеной холодильника для термоизоляции засыпают опилками или ватой На поверхностях образцов устанавливают пластины -15 и металлические грузы-штампы -8, о которые упираются штоки индикаторов (мессуры) -5, предназначенные для измерения величины морозного пучения Мессуры -5 укрепляют на штативах, расположенных на уголках рамы 11 Поддон -2 с перфорированными ребрами жесткости через патрубок резиновым шлангом соединяется с сосудом -9 с водой и для рециркуляции воды с сосудом -13 При помощи регулирования уровня воды в сосуде -9 производится водонасыщение образцов Динамометр -4 через центрующие пластины на поверхности образца жестко закрепляются при помощи 2-х болтов к поддону с предварительным обжатием образца грунта давлением примерно до 20 кПа На нижнем кольце образцов устанавливаются термопары -12 Температура в холодильной камере регулируется с точностью 1°С и создается температура воздуха обеспечивающая требуемую скорость промерзания образцов грунта, которая контролируется при помощи термопар -12 По показаниям мессур определяется относительное морозное пучение грунта, а по динамометру максимальное значение нормальной силы морозного пучения и по этим данным строится график зависимости морозного пучения от давления Предлагаемая установка разработана автором и выполнена в натуре ПО им Баранова в г Омске в 1981 году и испытана в холодильной камере Омского филиала СоюзДорНИИ 5Samples of soil of undisturbed structure, formed in ring forms 3 (see Fig. 1) with a pallet 2 are placed in a refrigerator 1 To freeze samples only from top to bottom, the space 6 between samples, a pallet and the inner wall of the refrigerator for thermal insulation is covered with sawdust or cotton wool. plate surfaces -15 and metal weights -8 stamps are installed on the surfaces of the samples, which are supported by indicator rods (masses) -5, designed to measure the amount of frost heaving. Massures -5 are mounted on tripods, located at the corners of the frame 11 A pallet -2 with perforated stiffeners is connected through a pipe with a rubber hose to a vessel -9 with water and for water recirculation with a vessel -13 By adjusting the water level in a vessel -9, samples are dynamically saturated Dynamometer -4 through centering plates on the surface of the sample is rigidly fixed with 2 bolts to the pallet with preliminary compression of the soil sample with a pressure of up to about 20 kPa. Thermocouples are installed on the bottom ring of the samples -12 The temperature in the refrigerator is regulated with an accuracy of 1 ° C, an air temperature is created that provides the required rate of freezing of soil samples, which is controlled using thermocouples -12 Relative frost heap is determined from the test results of the masses, and the maximum value of the normal force of frost heave is determined from the dynamometer and this data is used to plot the dependence of frost heave pressure The proposed installation was developed by the author and performed in kind at Baranov Production Center in Omsk in 1981 and tested in the refrigerator chamber of the Omsk branch of SoyuzDorNII 5

ЛитератураLiterature

1Ганелес Л Б Основные требования к проектированию установок для исследований морозной пучинистости грунтов - В сб Инженерно-строительные изыскания1Ganeles L B Basic requirements for the design of installations for studies of frost heaving of soils - In Sat Engineering and construction surveys

М 1977 вып 4M 1977 vol. 4

2Хархута Н Я ,Васильев Ю М «Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог М Транспорт 1975 с 2852Kharkhuta N.Ya., Vasiliev Yu.M. “Strength, stability and compaction of the soil of the subgrade of highways M Transport 1975 p 285

3Методические указания по проектированию морозозащитных и дренирующих слоев в основании проезжей части автомобильных дорог М Министерство транспортного строительства СССР 1965 с 513 Guidelines for the design of frost protection and drainage layers at the base of the carriageway of the Ministry of Transport of the USSR 1965 with 51

4Кудрявцев В А , Ершов Э Д К методике лабораторных исследований влагопереноса в глинистых грунтах - В кн Мерзлотные исследования М МГУ, 1971, вып XI4Kudryavtsev VA, Ershov ED On the methodology of laboratory studies of moisture transfer in clay soils - In the book Permafrost studies M Moscow State University, 1971, issue XI

5Абжалимов Р Ш Лабораторные исследования морозного пучения Основания, фундаменты и механика грунтов 1982, №5,с 20-225Abzhalimov R Sh Laboratory studies of frost heaving Foundations, foundations and soil mechanics 1982, No. 5, pp. 20-22

Claims (1)

Устройство для определения величины морозного пучения от давления, включающее поддон с водой для установки образцов с грунтом, цилиндрические формы из колец, штампы, мессуры с ножками на штативах, сосуд с водой, соединенный с поддоном, теплоизоляция между образцами и стенкой холодильника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения морозного пучения от давления в малогабаритных холодильных камерах заводского изготовления высота образцов увеличена до 140 мм, на нижнем кольце образцов установлены термопары, предусмотрены пригрузки на части образцов из металлических штампов с давлением 20 и 50 кПа и на одном из образцов жестко закреплен на двух болтах к поддону динамометр.

A device for determining the magnitude of frost heaving from pressure, including a pan with water for installing samples with soil, cylindrical rings, stamps, masses with legs on tripods, a vessel with water connected to the pan, thermal insulation between the samples and the wall of the refrigerator, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining frost heaving from pressure in factory-made small-sized refrigeration chambers, the height of the samples was increased to 140 mm, thermocouples were installed on the lower ring of the samples, load on parts of samples of metal dies with a pressure of 20 and 50 kPa and on one of the samples is rigidly fixed on two bolts to the pallet dynamometer.