RU2578514C1 - Грунтовый вискозиметр - Google Patents
Грунтовый вискозиметр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578514C1 RU2578514C1 RU2014151525/28A RU2014151525A RU2578514C1 RU 2578514 C1 RU2578514 C1 RU 2578514C1 RU 2014151525/28 A RU2014151525/28 A RU 2014151525/28A RU 2014151525 A RU2014151525 A RU 2014151525A RU 2578514 C1 RU2578514 C1 RU 2578514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- viscosity
- viscometer
- sample
- rod
- soils
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения вязкости различных связных грунтов и может быть применено при проведении инженерных изысканий для строительства зданий и сооружений. Грунтовый вискозиметр представляет собой камеру стабилометра типа "Б", в котором боковые напряжения передаются на цилиндрический образец грунта через резиновую оболочку. Торцы камеры закрыты жесткими неподвижными фланцами. Вертикальное усилие прикладывается к вертикальному металлическому стержню, проходящему через центральную ось камеры прибора и образца. Стержень имеет свободный ход в вертикальном направлении и фиксируется к нагружающему устройству нагрузочной рамы. Техническим результатом является адаптация конструкции вискозиметра для определения вязкости грунтов, снижение трудоемкости исследований и расширение области применения для исследования реологических характеристик связных и несвязных грунтов. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения вязкости различных дисперсных грунтов и может быть применено при проведении инженерных изысканий для строительства зданий и сооружений.
В настоящее время для определения вязкости грунтов наиболее широкое распространение получил стандартный прибор одноплоскостного среза. Однако этот прибор, широко применяемый для определения прочностных параметров грунтов, малопригоден для исследования деформационных и реологических процессов. В этих приборах зона сдвига образца мала и является неопределенной, что не позволяет с достаточной точностью определить относительную деформацию сдвига γ. К числу недостатков прибора одноплоскостного среза следует также отнести переменность рабочей площади образца, ограниченность величины деформации, непостоянство зазора между верхней и нижней каретками, а также отклонение поверхности среза от плоскости. Применение приборов перекашивания (многоплоскостного среза) решает часть указанных недостатков, однако величина деформаций в них также ограничена.
Помимо приборов плоскостного среза широкое распространение для определения вязкости получил прибор для испытания на кручение, обеспечивающий проведение испытания в условиях чистого сдвига и позволяющий создавать практически неограниченные деформации без изменения рабочей площади образца. Однако и этот прибор не лишен недостатков, так как для испытания на кручение затруднительно создать сложное напряженное состояние, в котором, как правило, находятся грунты в реальных условиях. Кроме того, данный прибор технически сложен и плохо воспроизводим промышленно.
Наиболее близкий аналог предложенного прибора - вискозиметр, содержащий сплошной шарик, который помещают в измеряемую среду на дно сосуда, соединенный гибкой нитью, переброшенной через блок, с противовесом, масса которого больше массы шарика. Вследствие этого возникает прямолинейное движение вертикально вверх до поверхности измеряемого тела, при этом измеряют время движения шарика внутри тела в пределах заданного пути (т.е. скорость подъема шарика) [SU 318854, G01N 11/10, 1971].
Недостатками данного вискозиметра являются:
1. Низкая точность измерения вязкости, так как в процессе движения шарика внутри исследуемого тела его скорость изменяется от нуля до максимума, т.е. существенно отличается от предполагаемой постоянной.
2. Большая трудоемкость процесса измерения из-за необходимости ручного точного замера времени движения шарика.
3. Ограниченная область применения вследствие невозможности применения для определения вязкости дисперсных твердых тел, к которым относятся грунты.
Целью изобретения является адаптация конструкции вискозиметра для определения вязкости грунтов, снижение трудоемкости исследований и расширение области применения для исследования реологических характеристик связных и несвязных грунтов.
Вискозиметр (Фиг. 1) представляет собой камеру стабилометра типа "Б" (1), установленную на основании (2). Внутри камеры в резиновой оболочке размещается образец грунта (3). Пространство внутри камеры вокруг образца грунта в резиновой оболочке заполняется дистиллированной водой, глицерином или воздухом (4) - средой для создания давления на боковую поверхность образца. Через центральную ось образца проходит металлический стержень постоянного сечения (5), жестко соединенный с нагрузочным устройством. Для настоящего прибора использовалась установка UL60-4 производства APS Antriebs- Pruf- und Steuertechnik GmbH (ФРГ), однако может применяться и иная с аналогичными характеристиками.
Разрез по продольной оси камеры вискозиметра представлен на фиг. 2. На фиг. 3 представлена схема напряженного состояния образца грунта в камере вискозиметра.
Вискозиметр работает следующим образом.
Поставим задачу определить вязкость образца грунта, если известна скорость вертикального перемещения стержня. Полагаем, что сопротивление нижнего конца стержня равно нулю. Предположим также, что преобладает сдвиговой механизм деформирования окружающего стержень грунта. В таком случае скорость сдвиговой деформации грунта вокруг стержня будет определяться исходя из зависимости
r - радиус от центра стержня, в м, причем
где τ - касательное напряжение, в кПа;
η - коэффициент вязкости, в кПа·с.
Выражение (2) справедливо в момент, когда сопротивление стержня по боковой поверхности исчерпано и стержень начинает погружаться в грунт с постоянной скоростью.
Значение вертикального усилия, передаваемого на стержень, зависит от значения касательных напряжений по боковой поверхности стержня, которые можно определить исходя из условия
где rc и lcm - радиус и длина стержня, в м;
Сделав предположение, что материал стержня не сжимается, можно определить значение осадки.
Воспользуемся подстановкой условия (2) в (3) и затем, выполнив подстановку полученного выражения в (1), получим
Проинтегрировав выражение (4), получим
и с учетом граничных условий:
Выражение (6) позволяет получить значение скорости перемещения стержня с учетом приложенной вертикальной нагрузки F и зависит от габаритов стержня и образца грунта.
Преобразовав выражение (6), можно получить значение вязкости при постоянной скорости вертикального перемещения стержня
что позволяет осуществить прогнозирование коэффициента вязкости при различных значениях скорости перемещения стержня.
Таким образом на установке для определения вязкости дисперсных грунтов достигается положительный технический эффект:
1. Конструкция разработанного прибора адаптирована для проведения испытаний грунтов и грунтовых материалов. Разработанный вискозиметр позволяет определить вязкость связных и несвязных грунтов как в сухом, так и в водонасыщенном состоянии, так как камера прибора герметична и сохраняет заданную плотность и влажность образцов.
2. Результаты определения вязкости в разработанном приборе позволяют прогнозировать значение вязкости грунтов при любых значениях скорости внедрения стержня, что важно при инженерных изысканиях для геотехнического строительства.
3. Конструкция прибора адаптирована для промышленного производства, так как основана на промышленном образце камеры трехосного прибора типа "Б" ГТ 2.3.6 производства ООО "НПП Теотек". Прочие элементы конструкции изготавливаются путем токарной обработки заготовок достаточной жесткости.
Claims (1)
- Грунтовый вискозиметр, содержащий цилиндрическую камеру с образцом исследуемого грунта в оболочке, нагрузочную раму для создания осевого усилия и регистрирующее устройство для измерения перемещений, отличающийся тем, что в образец внедрен стержень постоянного сечения, жестко закрепленный на нагрузочном устройстве и проходящий через верхний и нижний герметичные фланцы камеры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151525/28A RU2578514C1 (ru) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Грунтовый вискозиметр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151525/28A RU2578514C1 (ru) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Грунтовый вискозиметр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578514C1 true RU2578514C1 (ru) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014151525/28A RU2578514C1 (ru) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Грунтовый вискозиметр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578514C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU318854A1 (ru) * | Саратовский филиал Государственного научно исследовательского | Вискозиметр | ||
SU1481683A1 (ru) * | 1987-05-13 | 1989-05-23 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Прибор дл определени реологических свойств грунтов |
WO2008056170A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | The Queen's University Of Belfast | Method and apparatus for determining the plastic limit of soil |
RU2453840C2 (ru) * | 2009-07-29 | 2012-06-20 | Валерий Николаевич Кутергин | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИЖНЕГО ПРЕДЕЛА ПЛАСТИЧНОСТИ (Wp) ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ |
-
2014
- 2014-12-19 RU RU2014151525/28A patent/RU2578514C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU318854A1 (ru) * | Саратовский филиал Государственного научно исследовательского | Вискозиметр | ||
SU1481683A1 (ru) * | 1987-05-13 | 1989-05-23 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Прибор дл определени реологических свойств грунтов |
WO2008056170A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | The Queen's University Of Belfast | Method and apparatus for determining the plastic limit of soil |
RU2453840C2 (ru) * | 2009-07-29 | 2012-06-20 | Валерий Николаевич Кутергин | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИЖНЕГО ПРЕДЕЛА ПЛАСТИЧНОСТИ (Wp) ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ferrari et al. | Advances in the testing of the hydro-mechanical behaviour of shales | |
KR100953650B1 (ko) | 지반의 퇴적특성과 하중이력을 고려한 역학적 성능평가를 위한 일체형 시료 조성장치 | |
CN103174122B (zh) | 用于测试土体静止侧压力系数的侧向应力孔压探头 | |
CN106018740A (zh) | 孔压静力触探标定罐*** | |
Zhuang et al. | Influence of relative density, particle shape, and stress path on the plane strain compression behavior of granular materials | |
CN102587426A (zh) | 基于触探技术估算桩基承载力的分析方法 | |
CN103278400A (zh) | 土体原位环剪实验仪 | |
CN103061321B (zh) | 一种用于评价非饱和土渗透特性的圆锥贯入仪 | |
Tehrani et al. | Laboratory study of the effect of pile surface roughness on the response of soil and non-displacement piles | |
Miller et al. | Desiccation crack depth and tensile strength in compacted soil | |
RU2578514C1 (ru) | Грунтовый вискозиметр | |
Jobli et al. | The role of ultrasonic velocity and schmidt hammer hardness-the simple and economical non-destructive test for the evaluation of mechanical properties of weathered granite | |
Azenha et al. | Continuous stiffness monitoring of cemented sand through resonant frequency | |
CN105568950A (zh) | 用于测试不排水抗剪强度的微型自落圆盘式动力触探装置 | |
RU2569915C1 (ru) | Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях | |
RU2535645C1 (ru) | Способ определения характеристик изгибной жесткости протяженных объектов с помощью кривизномера | |
CN213709465U (zh) | 一种孔压静力触探探头 | |
RU2579538C1 (ru) | Стабилометр | |
Sharanya et al. | Soil shrinkage characterization of low plasticity soil using digital image analysis process | |
Vanapalli et al. | Simple techniques for the estimation of suction in compacted soils in the range of 0 to 60,000 kPa | |
Olarte et al. | Analysis of the relationship between the water retention curve, particle size and pore size distribution in the characterization of a collapsible porous clay | |
RU2665501C1 (ru) | Устройство для исследования модуля деформации сыпучих материалов | |
RU224913U1 (ru) | Цифровой пенетрометр для измерения сжимающих и растягивающих усилий | |
Li et al. | Development of an oedometer cell with suction measurement ability | |
Abdellaziz et al. | Shear modulus and damping ratio curves of sensitive Eastern Canadian clays in cyclic simple shear triaxial test |