Пристрій для здійснення статичних випробувань ґрунтів

1. Пристрій для здійснення статичних випробувань ґрунтів, який містить штамп зі стійкою, гідравлічний домкрат, вимірювальну систему, при цьому верхня частина стійки через домкрат приєднана до статичної опори, який відрізняється тим, що статична опора виконана у вигляді бурової установки, а стійка являє собою бурову обсадну трубу, з'єднану в її надземній частині з вимірювальною системою, що виконана у вигляді реперної системи з прогиномірами, при цьому вісь домкрата, стійки і штампа співпадає з напрямком дії реактивної сили статичної опори. 2. Пристрій для здійснення статичних випробувань ґрунтів за п. 1, який відрізняється тим, що бурова установка має масу 8-15 тн. 3 18795 4 при нагружении домкратом для сприйняття реакНІІОСП є: тивних зусиль, крім того, може бути використана - необхідність проходки й облаштованості шуконструкція з упором у стінки гірської виробки. рфу достатньої глибини для надійного упора в Метод платформи, що навантажується, таростінки шурфу; ваними вантажами рідко застосуємий внаслідок - необхідність наявності масивних домкратів і нетехнологічності і причин організаційно-технічних. упорів для створення статичного навантаження Недоліком анкерної конструкції є різна реакція близько 12,5-25тн; грунтів на впровадження анкерної палі, у грунти - трудомісткість підготовчих робіт, громіздкість деяких видів впровадження анкерної палі практичустаткування і велика вартість проведення іспитів. но неможливо. Відомий "Пристрій для проведення іспитів гірДля забезпечення надійного упора в стінки гірських порід методом спробних статичних навантаської виробки, у першу чергу, необхідно достатнє жень" [В.Д. Ломтадзе. Інженерна геологія. Ленінзаглубление завзятої конструкції. Інакше можлива град, "Надра", 1978р., с.157-168, мал. IV - 19в], що деформація стінок. включають стійку зі штампом, встановлені в шурТаким чином, іспит грунтів штампом у шурфах, фі, гідравлічний домкрат, що упирається у ферму, шахтах унаслідок вищевказаних причин, а також розташовану на двох анкерних палях, а також провисокої вартості і високої трудомісткості носять гиноміри. Навантажують штамп статичним наванразовий, крапковий характер. таженням за допомогою гідродомкрата з упором у Відносно недорогі методи іспитів грунтів штаферму і фіксують осадки штампа. мпом у свердловинах великого діаметра масового Недоліками конструкції Інституту Госстроя застосування не мають. Причинами є слабко виБССР є необхідність проходки шурфу, складність, рішені задачі технологичной проходки свердловин низька ефективність і неуніверсальність анкерного із зачищенням забою, погашення реактивних зупристрою, низька технологічність, трудомісткість силь, що виникають при додатку тиску на штамп. підготовчих робіт, громіздкість устаткування і веКрім того, вищевказані методи є специфічними лика вартість проведення іспитів. для конкретних умов проведення іспитів, тобто Відома "Установка для іспитів грунтів спробвідсутня універсальність, яка дозволяла б одним ним навантаженням у свердловині" [Довідник по методом проводити іспити в різних грунтових умоінженерній геології, отв. редактор М.В. Чурінов, М., вах. "Надра", 1981р., с.167-170, мал. 36], що включаГостро назріла необхідність мобільного, техють стійку зі штампом, встановлені в свердловині, нологічного проведення досвідчених іспитів для гідравлічний домкрат, що упирається у ферму, різних грунтових умов, наприклад, грунтів у різних, розташовану на двох анкерних палях, а також диособливо складних (гірських, забудованих) умонамометр. Навантажують штамп за допомогою вах, може зважуватися за допомогою використангідродомкрата з упором у ферму статичним навання бурової техніки, без якої інженерно-геологічні таженням ступінями до стабілізації осадків від ковишукування практично нездійсненні. жної ступіні навантаження і фіксують осадкі грунту. У зв'язку з вищевикладеним стає ясної актуаНедоліками відомої установки є складність, льність корисної моделі, що заявляється, яка винизька ефективність і неуніверсальність анкерного рішує задачу проведення недорогих і якісних іспипристрою, низька технологічність, трудомісткість тів грунтів штампом у свердловинах великого підготовчих робіт, громіздкість устаткування. діаметра, котлованах, відкритих гірських виробках Відомі також пристрої для іспитів гірських по(розчищеннях, канавах, шурфах) і на поверхні марід методом спробних статичних навантажень, сиву грунту. описані в "Довіднику техніка-геолога по інженерноВідомий "Пристрій для проведення іспитів гіргеологічним і гідрогеологічним роботах" [М.А. Соських порід методом спробних статичних наванталодухин, И.В. Архангельський, М, "Надра", 1982р., жень" [В.Д. Ломтадзе. Інженерна геологія. Ленінc.214-221, мал. 10], що з невеликими змінами і град, "Надра", 1978р., с.157-168, мал. IV - 19a], що доповненнями повторюють вищеописані пристрої і включає стійку зі штампом, встановлені в шурфі, мають практично ідентичні недоліки, зв'язані зі платформа з тарованими вантажами, з'єднана зі створенням статичного навантаження на штамп, а стійкою, а також індикатори годинного типу. також усі ці способи не є універсальними і техноНедоліками відомого пристрою є необхідність логічними. проходки шурфу, необхідність наявності вантажу Відома "Установка для іспитів грунту статичдля створення статичного навантаження близько ним навантаженням" [Авт. св. СРСР №367363, 12,5-25тн, трудомісткість підготовчих робіт, громізМПК G01N 3/42, бюл. №8, 1973р.], що включає дкість устаткування і велика вартість проведення загвинчування в грунт гвинтового штампа одночаіспитів. сно з анкерною палею, зв'язаної з навантажувальВідомий "Пристрій для проведення іспитів гірною штангою. Ця штанга передає момент, що круських порід методом спробних статичних навантатить, від бурової установки типу УГБ-50м. Потім за жень" [В.Д. Ломтадзе. Інженерна геологія. Леніндопомогою гідродомкрата навантажують гвинтоград, "Надра", 1978р., с.157-168, мал. IV - 19б], що вий штамп. Далі за допомогою вимірювального включає похилі упори в стінки шурфу, штамп, пристосування фіксують осадки штампа. встановлений у шурфі, гідравлічний домкрат, з'єдНедоліком відомого пристрою є вкрай обменаний з упорами, а також прогиноміри. Навантажена область застосування. жують штамп статичним навантаженням за допохарактеристик деформируємости грунтів за могою гідродомкрата з упором у бічні стінки шурфу ДСТ 20276-85. і фіксують осадки штампа. Недоліками конструкції Наиболее близкой по технической сущности и 5 18795 6 достигаемому результату и выбранной в качестве го і фіксуємого манометром навантаження на прототипа является "Автоматизована установка ІC штамп. і А АН БССР для іспитів грунту в свердловинах" Суттєвими ознаками способу, що заявляється, [Г.К. Бондарик, І.С. Комаров, B.I. Ферронский. співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки: Польові методи інженерно-геологічних дослі- включає штамп зі стійкою; джень. М., "Надра", 1967р., с.135-138, мал. 34], що - гідравлічний домкрат; включають стійку зі штампом, встановлені в свер- вимірювальну систему; дловині, гідравлічний домкрат з упором у ферму, - верхня частина стійки через домкрат приєдрозташовану на двох анкерних палях, а також авнана до статичної опори. томатичний пристрій. Навантажують штамп за Відмітними від прототипу суттєвими ознаками допомогою гідродомкрата з упором у ферму стаспособу, що заявляється, є наступні ознаки: тичним навантаженням ступінями до стабілізації - статична опора виконана у вигляді бурової осадків від кожної ступіні навантаження і фіксують установки; осадки штампа. - стійка являє собою бурову обсадну трубу, Недоліками прототипу є складність, низька з'єднану в її надземній частині з вимірювальною ефективність і неуніверсальність анкерного присистемою; строю, низька технологічність, трудомісткість під- вимірювальна система виконана у вигляді готовчих робіт, громіздкість устаткування. реперної системи з прогиномірами; Аналіз відомих способів, пристроїв і установок - вісь домкрата, стійки і штампа збігається з для проведення статичних іспитів грунтів штампом напрямком дії реактивної сили статичної опори. дозволяє установити, що у всіх пристроях і спосоПриватними відмітними від прототипу суттєбах для одержання статичного навантаження на вими ознаками способу, що заявляється, є настуштамп використовується або маса вантажу, або пні ознаки: упор у траверсу, установлену на гвинтових палях, - бурова установка має масу 8-15тн; або упор у стінки шпуру, або упор у стінки гірського - для проведення статичних іспитів грунтів у вироблення. свердловини штамп виконаний із площею 600см2; Відомо також, що для проведення геологічних - для проведення статичних іспитів грунтів на досліджень, як правило, використовується бурова поверхні масиву, котловану і відкритому гірському установка, що має масу близько 8-15тн. Однак у виробленні штамп виконаний із площею 600всіх відомих випадках її використання обмежуєть2500см2; ся, в основному, процесом буріння сведловин. - домкрат виконаний у вигляді, наприклад, авКрім того, бурова установка використовується як томобільного гідравлічного домкрата вантажопідплатформа для розміщення бурового устаткуванйомністю 5тн, а також додатково оснащений маня й інструмента. нометром. Задачею корисної моделі є розробка нового Між суттєвими ознаками технічного рішення, пристрою для здійснення статичних іспитів грунтів яке заявляється, і досягаемого з їхньою допомоз досягненням технічного результату - спрощення гою технічним результатом існує наступний припристрою при збереженні вірогідності отриманих чинно-наслідковий зв'язок. результатів. Дійсно, досягнення зазначеного вище технічПоставлена задача досягається тим, що в ного результату - спрощення пристрою при збере"Пристрої для здійснення статичних іспитів грунженні вірогідності отриманих результатів - неможтів", який включає штамп зі стійкою, гідравлічний ливо при відсутності кожної з суттєвих ознак домкрат, вимірювальну систему, при цьому верхня корисної моделі, зазначених у першому пункті фочастина стійки через домкрат приєднана до статирмули корисної моделі, що заявляється. чної опори, статична опора виконана у вигляді Наприклад, якщо свердловину бурять буровою бурової установки, а стійка являє собою бурову установкою, але не використовують її масу у якості обсадну трубу, з'єднану в її надземній частині з статичного упору, як це пропонується в корисній вимірювальною системою, що виконана у вигляді моделі, що заявляється, то для проведення статиреперної системи з прогиномірами, при цьому вісь чних іспитів грунту в свердловині необхідно мати домкрата, стійки і штампа збігається з напрямком вантаж масою близько 4тн для нагружения штамдії реактивної сили статичної опори, крім того, бупа тарованим навантаженням чи необхідно мати рова установка має масу 8-15тн, для проведення статичний упор, наприклад, траверсу, розташовастатичних іспитів грунтів у свердловині штамп вину на гвинтових палях, щоб забезпечити сприйнятконаний із площею 600см2, а на поверхні масиву, тя реакції грунту на тиск штампа, здійснюваний за котловану і відкритому гірському виробленні допомогою гідродомкрата. Це неминуче приведе штамп виконаний із площею 600-2500см2, причому до подорожчання й ускладнення способу, який домкрат виконаний у вигляді, наприклад, автомозаявляється. більного гідравлічного домкрата вантажопідйомніСутністю корисної моделі є максимальне вистю 5тн, а також додатково оснащений манометкористання можливостей самохідної бурової техніром. ки для комплексного рішення дослідницьких задач, Новим у пристою, який заявляється, є максинаприклад, для іспиту грунтів вертикальним статимальне використання самохідної бурової установчним навантаженням за допомогою штампа плоки як для буріння опитної сверловини, так і у якості щею 600см2 у свердловинах і площею 600-2500см2 статичної опори при нагружении бурової обсадної - на дні відкритих гірських вироблень або на поветруби зі штампом, при цьому використовується рхні масиву грунту, зі сприйняттям реактивних гідродомкрат для створення дискретно змінюванозусиль масою бурової установки. 7 18795 8 Споряджена самохідна бурова установка типу Для проведення статичних іспитів грунтів у заУРБ, ЛБУ, УГБ має масу 8-15т. У робочому полобої 14 свердловини 12 штамп 1 виконують із пложенні при піднятій щоглі 2/3 маси приходяться на щею 600см2. кормову частину установки. До приклада для Для проведення статичних іспитів грунтів на створення тиску 5кГс/см на штамп площею 600см2 поверхні масиву, котловану і відкритому гірському досить 3т. Таким чином, сприйняттям реактивних виробленні штамп 1 виконують із площею 600зусиль кормовою частиною бурової установки 2500см2. зважується одна з основних задач іспитів грунтів Домкрат 3 виконаний у вигляді, наприклад, австатичним навантаженням. томобільного гідравлічного домкрата вантажопідДоцільно й економічно вигідне використання йомністю 5тн, а також додатково оснащений мамаси бурової установки для сприйняття реактивнометром 15. них зусиль у випадку щодо швидких стабилизации Пристрій для здійснення статичних іспитів груосадки штампа при іспиті. У випадках передбачунтів, що заявляється, працює в такий спосіб. ваного тривалого проведення досвіду для сприйСпочатку готують поверхню випробуваного няття реактивних зусиль, що виникають при додагрунту 16 шляхом вирівнювання і зачищення затку тиску на штамп, можливе застосування будьбою 14 опитної свердловини 12, дна відкритого який незатребуваної на даний момент важкої техгірського вироблення чи грунту масиву (умовно не ніки, аж до вантажного причепа. показані), при цьому вирівнювання і зачищення Створеннятиску на штамп здійснюється моздійснюють вручну чи за допомогою бурового задифікованим автомобільним гідродомкратом. Мочищувача (умовно не показаний). дифікація полягає в з'єднанні нагнітального каналу Потім на підготовлену поверхню забою 14 робочої камери домкрата через технологічний опитної свердловини 12 випробуваного грунту 16 отвір з манометром за допомогою різьбового штуустановлюють штамп 1 зі стійкою 2, при цьому в цера-переходника. якості стійки 2 використовують бурову обсадну Проведений заявником аналіз рівня техніки, трубу 8, що через муфту 9 з'єднують з реперною що включає пошук по патентних і науковосистемою 10 із прогиномірами 11. технічних джерелах інформації, з виявленням Бурову обсадну трубу 8 установлюють у сверджерел, що містять інформацію про аналоги технідловині 12 за допомогою приустьевого центруючочного рішення, що заявляється, дозволяє устаного пристрою 13. вити, що заявником не виявлені аналоги, ідентичні Далі стійку 2 зі штампом 1 навантажують випристрою, який заявляється. пробуваним тиском за допомогою автомобільного Тому можна затверджувати, що корисна могідравлічного домкрата 3 вантажопідйомністю 5тн, дель, що заявляється, відповідає умові охранозоснащеного манометром 15, використовуючи будатності за критерієм "новизна". рову установку 7 масою 8,0-15,0тн у якості статичКрім того, корисна модель промислове застоного упору. При цьому за допомогою домкрата 3 совна, тому що технічне рішення, яке заявляється, створюють дискретно змінюваний тиск штампа 1 дозволяє використовувати його при іспиті грунтів на забій 14 у 0,5-6кГс/см2, причому нагружение статичними навантаженнями для визначення поріштампа 1 роблять східчасте і фіксують навантавняльної стискальності, деформаційних характеження кожної ступіні. ристик і просадочності грунтів і гірських порід, неКрім того, для бурової обсадної труби 8 визнаобхідних для розрахунку основаній на стадії чають теоретично чи тарировкой коректувальні проектних робіт для будівництва. значення деформацій стиску при різних дискретМожливість здійснення корисної моделі, яка них навантаженнях. заявляється, підтверджується описом, що нижче Потім за допомогою прогиномірів 11 вимірюприводиться, його практичної реалізації й ілюструють величини осадки штампа 1, заповнюють журється кресленнями. нал іспитів і виконують теоретичні розрахунки проПристрій для проведення іспитів грунтів штамведених статичних іспитів грунтів. Результати і пом показан на Фіг.1, а на Фіг.2 показана обща параметри досвіду по ОС-16 прикладають до звіту схема іспитів із застосуванням бурової установки статичних іспитів грунтів. типу УРБ, ЛБУ. Приклад реалізації способу роботи пристрою, Пристрої для здійснення статичних іспитів груякий заявляється, для іспитів грунтів у свердловинтів включає штамп 1 зі стійкою 2, гідравлічний ні. домкрат 3, вимірювальну систему 4. Підприємство "Пост-Арх", замовник ТОВ При цьому верхня частина 5 стійки 2 через "Професіонал" (м. Сімферополь). домкрат 3 приєднана до статичної опори 6, яка Договір №01-06 "Звіт про інженерно-геологічні виконана у вигляді бурової установки 7, а стійка 2 іспити для будівництва багатоповерхового житлоявляє собою бурову обсадну трубу 8, в її надземвого будинку по вул. Треньова в м. Сімферополеній частині з'єднану через муфту 9 з вимірювальві". ною системою 4, що виконана у вигляді реперної На об'єкті виконані два іспити грунтів статич2 системи 10 з прогиномірами 11. ним навантаженням штампом площею 600см у Бурову обсадну трубу 8 установлюють у сверсвердловинах діаметром 335мм на глибині закладловині 12 за допомогою приустьевого центруючодення фундаменту 5м. го пристрою 13. Для цього самохідною буровою установкою Вісь домкрата 3, стійки 2 і штампа 1 збігається УРБ2,5А масою 13,5тн за допомогою колонкового з напрямком дії реактивної сили статичної опори 6, забурника з механічним виштовхувачом бурили крім того, бурова установка 7 має масу 8-15тн. опитні свердловини глибиною по 5,0м. 9 18795 10 Перед початком буріння для забезпечення на надгирлову частину колони, штирів, прогиномітвердої стійкості бурової установки провели розрів і підвісили вантажі з тросиками. вантаження ресор заднього моста вигвинчуванням Далі на верх колони через металеву плиту упорних лап щогли установки. установили 5-ти тонний автомобільний модифікоБуріння робили короткими (по 30-35см) рейваний домкрат з манометром. сами з порціонним (0,5-1,0л) подливом води на Висуванням штока домкрата і легким упором рейс. через підкладки в нижню частину ротора установОстанні два рейси до проектної відмітки бурики коректували осьову симетричність передбачулися всухую. ваного навантаження. Потім робили виставляння При підйомі останнього рейса зробили огляд прогиномірів на нуль. забійної частини керна в забурнике. При огляді По нормативах визначили ступіні створюванозабійна частина керна в забурнике зафіксована го тиску - 0,5кГс/см2. За першу ступінь тиску обчирівна, "пришліфована", отже, відпала необхідність слене навантаження в 1,0кГс/см2 з урахуванням у додатковому зачищенні і вирівнюванні забою напруг грунту від власної ваги і маси опитного свердловини. устаткування. Кольматація і пришліфовка частими рейсами Далі проводили східчасте (по 0,5кГс/см2 у пестінок свердловини дозволили проводити опит без рерахуванні на площу штампа) нагружение колони попередньої обсадки. зі штампом до 6,0кГс/см2 з витримкою за часом і У якості стійки, яка передає навантаження на фіксацією показань згідно ДСТУ БВ.2.1-7-2000 штамп, використовувалися дві обсадні бурові тру(ДСТ 20276-99). би довжиною по 2,8м діаметром 219мм, з'єднаних Опит завершили створенням тиску штампа на муфтою, що представляють собою колону. грунт у 6,0кГс/см2. Колона зі штампом акуратно з використанням Нерухомість платформи, підтверджена візуаприустьевого центруючого пристрою, опустили на льно і стійкими показаннями прогиномірів, показазабой свердловини, посиланий дрібним кварцовим ла можливість використання маси бурової устанопіском товщиною 0,5-1,0см. вки у якості статичної опори при штампових При ослабленому тросі лебідки колону зі штаіспитах. мпом двічі провертали навколо осі для забезпеТаким чином, з огляду на усе вищевикладене, чення щільного прилегання штампу. можна зробити висновок, що задача, поставлена в По звільненні колони від спускного переходнидійсній корисній моделі - розробка нового прика свердловину закрили листом ДВП з отвором строю для здійснення статичних іспитів грунтів для труби з метою запобігання влучення в неї стовиконана з досягненням технічного результату ронніх предметів. спрощення пристрою при збереженні вірогідності Далі зробили монтаж реперної системи: муфти отриманих результатів. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601