Пристрій для проведення польових іспитів грунтів на зріз

1. Пристрій для проведення польових іспитів грунтів на зріз, що включає штамп, навантажувальну штангу, взаємодіючу зі штампом, крильчатку з пристосуванням для її обертання і вимірювальні пристрої, який відрізняється тим, що штамп нерухомо укріплений зверху крильчатки, а між верхнім кінцем штанги і нерухомою опорою розташований гідродомкрат, пристосування для обертання штанги виконане у вигляді горизонтального гідроциліндра із шарнірними з'єднаннями, при цьому крильчатка виконана зі співвідношенням h≤0,2·D, де: h - висота крильчатки, a D - діаметр крильчатки. 2. Пристрій для проведення польових іспитів ґрунтів на зріз за п. 1, який відрізняється тим, що крильчатка виконана прямокутною. 3 20779 4 Іспити ґрунту на зріз у свердловинах і масиві зовнішньою трубою, при цьому конусний наконечзгідно ДСТУ Б В. 1.2.1-7-2000 (ГОСТ 20276-99) ник виконаний із взаємно пересічними прорізами, у роблять для визначення міцністних характеристик, яких розміщені лопати крильчатки. показника структурної міцності ґрунту при зрізі і Недоліком відомого пристрою є його функціохарактеру просторової мінливості опору ґрунту нальна обмеженість - тільки для іспиту торф'яних зрізу. ґрунтів. Відповідно ГОСТ 20276-99 польові іспити на Відомий «Пристрій для іспиту ґрунтів обертазріз у свердловинах виконують по трьох схемах: льним зрізом» [Авт.св. СРСР №838523, МПК-3 а) обертального зрізу, що виконують за допоG01Ν3/42, БВ-22-81р.], що містить корпус, штангу, могою нерухомої крильчатки, розташованої на встановлену в корпусі, вимірювальну голівку і руштанзі, при цьому крильчатку задавливают у докоятки, розміщені відповідно на одному з кінців сліджуваний ґрунт на дні свердловини і до штанги штанги і корпуса, і чотири лопати, при цьому приприкладають обертальне зусилля, величина якого стрій постачений пластиною, один кінець якої жорфіксується вимірювальним пристроєм; стко зв'язаний із другим кінцем штанги, на внутріб) кільцевого зрізу, що виконують за допомошній поверхні корпуса виконані пази, пластина гою розпірного штампа з подовжніми лопатами, рухливо розміщена в пазах корпуса, одна пари розташованих на штанзі, при цьому спочатку залопат установлена без зазору на другому кінці давливают у досліджуваний грунт у стінки свердпластини, а друга - на другому кінці корпуса з заловини подовжні лопати, а потім до штанги призором між лопатами, більшим, ніж ширина лопат кладають обертальне зусилля, величина якого першої пари. фіксується вимірювальним пристроєм; Недоліками відомого пристрою є відносна в) поступального зрізу, що виконують за допоскладність конструкції, а також обмежена функціомогою розпірного штампа з подовжніми лопатами, нальність - тільки для м'ягкопластичних ґрунтів. розташованих на штанзі, при цьому спочатку заВідомий «Пристрій для іспиту ґрун ту на зріз» давливают у досліджуваний грунт у стінки сверд[Авт.св. СРСР №1418413, ΜΠΚ-4 Ε02D1/00, ловини подовжні лопати, а потім до штанги приG01Ν3/24, БВ-31-88р.], що включає штангу, співвікладають вертикальне зусилля, величина якого сно встановлені на ній внутрішній і зовнішній пофіксується вимірювальним пристроєм. рожні вали, крильчатку, і вимірювальні пристосуПри цьому необхідно відзначити, що метод вання, причому пристрій постачений додатковим обертального зрізу полягає в створенні і вимірі порожнім зовнішнім валом, крильчатка виконана з моментів, що крутять, затрачуваних на подолання двох частин із прямокутними і трикутними лопатапороди обертанню хрестоподібного лопатевого ми, зовнішні вали встановлені співвісно один під робочого органа - крильчатки. Цей метод застосоіншим, а внутрішній вал жорстко з'єднаний зі штанвується для іспиту глинистих порід від м'ягкопласгою, при цьому прямокутні лопати крильчатки затичної до текучої консистенції вище і нижче рівня кріплені діаметрально на верхньому зовнішньому ґрунтови х вод. валу, а трикутні - на нижньому, вн утрішній вал Метод кільцевого зрізу полягає в створенні не оснащений співвісно встановленим усередині ньоменш трьох роздільних нормальних тисків на пого перемикачем обертання зовнішніх валів у вироду в стінках дослідної свердловини і додатку за гляді підпружиненого циліндра з діаметрально допомогою крильчатки і вимірі виникаючого при виступаючими на ньому у верхній і нижній частизрізі породи горизонтального максимального монах пальцями, з'єднаного з верхи штанги за допоменту, що крутить. Цей метод застосовується для могою важеля з тросом, причому в стінках зовнішіспитів глинистих порід від напівтвердої до тугопніх валів виконані пазиі кільцеві канавки, а ластичної консистенції вище рівня ґрунтових вод. перемикач установлений з можливістю вертикальМетод поступального зрізу полягає в створенні ного переміщення і роздільного з'єднання з кожне менш трьох роздільних нормальних тисків на ним з зовнішніх валів за допомогою взаємодії папороду в стінках дослідної свердловини і додатку льців з пазами і кільцевими канавками. за допомогою поперечних лопат і вимірі вертикаНедоліками відомого пристрою є складність льного максимального зусилля, що зрізує. Даний конструкції, а також обмежена функціональність метод застосовується для іспиту пісків вище рівня тільки для м'ягкопластичних ґрунтів. ґрунтови х вод. Відома «Установка для проведення іспитів на Необхідно відзначити, що дані методи широкозрушення обертальним зрізом з додатком тиску, го застосування в інженерно-геологічній практиці нормального до поверхні зрізу» [Г.К. Бондарик і ін. не мають через різні причини технологічного й Полев методи інженерно-геологічних досліджень. організаційно-технічного характеру. М., «Надра», 1967р., с.169], що складаються з гоЗ перерахованих методів обертальний зріз, як лівки, розташованої на кінці штанги, вимірника найбільше технологічний, прийнятий за основу напруги, поворотного столика, опорної триноги. технічного рішення, що заявляється, тому що криГолівка установки оснащена чотирма розпірними льчатка проста конструктивно і технологична при пластинами і хрестоподібною крильчаткою. Устапроведенні дослідів. новка розроблена в Уральськом політехнічному Відомий «Пристрій для визначення фізикоінституті. механічних властивостей торф'яних ґрун тів» Технологія роботи з пристроєм полягає в тому, [Авт.св. СРСР №333442, МПК-2 G01Ν3/42, що голівку зі штангою розташовують на дні випеΕ02D1/00, БВ-11-72p.], що включає співвісно встареджальної свердловини, потім проводять вдавновлені штанги, крильчатку, укріплену на внутрілення в грунт хрестоподібних твердих лопат з розшній штанзі, і конусний наконечник, з'єднаний із пірними пластинами. Далі створюють тиск, 5 20779 6 нормальне до поверхні зрізу, за допомогою розпірному підшипнику, а гідроциліндр для обертання рних пластин. Величину тиску визначають по силі штанги з крильчаткою з'єднаний з маслостанцией. стиску пружин, зріз роблять чотирма твердими Сутність пристрою, що заявляється, складалопатами, обертання на який передається від поється у використанні крильчатки з визначеними воротного столика. З метою зменшення деформапараметрами, жорстко з'єднаної зі штампом, при ції ґрунту при впровадженні наконечника прохоцьому максимально використовують бурову устадять випереджальну свердловину діаметром 0,8новку, у т.ч. і як статичний упор, а пристрої для 0,9d і глибиною порядку 1м. нагруження штампа й обертання крильчатки викоУстановка Уральського політехнічного інститунані у вигляді гідродомкрата і гідроциліндра. ту відноситься до зондів-крильчаток, що дозволяСуттєвими ознаками пристрою, що заявляєтьють створювати нормальне до площини зрізу тиск ся, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаі, отже, проводити зріз під різними навантаженняки: ми. Спосіб роботи вищевказаної установки засто- штамп; суємо для визначення величини зчеплення і кута - навантажувальна штанга; внутрішнього тертя глинистих і піщаних порід, що - навантажувальна штанга взаємодіє зі штамне містять великих включень. пом; Недоліками відомого пристрою є відносна - крильчатка з пристосуванням для її оберскладність технології проведення досвідів через тання; неоптимальну конструкцію устаткування і немож- вимірювальні пристрої. ливості проведення дослідів у різних ґрунта х за Суттєвими відмітними від прототипу ознаками допомогою цього пристрою. пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: Найбільш близьким по технічній сутності і те х- штамп нерухомо укріплений зверху крильнічному результаті, який досягається, і обраним як чатки; прототип є «Пристрій для визначення в польових - між верхнім кінцем штанги і нерухомою опоумовах механічних властивостей ґрунту» [Авт.св. рою розташований гідродомкрат; СРСР №1249391, МПК-4 G01Ν3/42, 3/24, БВ-29- пристосування для обертання штанги вико86р.], що включає штамп з отворами, навантажунано у вигляді горизонтального гідроциліндра із вальну штангу, взаємодіючу зі штампом, симетришарнірними з'єднаннями; чні щодо вертикальної осі навантажувальної штан- крильчатка виконана зі співвідношенням ги крильчатки зі штоками, що проходять через h £ 0,2D , де: h - висота крильчатки, a D - діаметр отвори в штампі, пристосування для обертання крильчатки. крильчаток і вимірювальні пристосування, штамп Приватними відмітними від прототипу ознакапостачений захисними кожухами з отворами у ми пристрою, що заявляється, є: верхньому торці і втулками, а навантажувальна - крильчатка виконана прямокутної; штанга - зовнішнім різьбленням з кронштейнами, - крильчатка виконана трикутної; з'єднаними зі штоками крильчаток, при цьому вту- крильчатка виконана у вигляді чотиризубчалки розміщені усередині штампа з можливістю того глухого кільця з внутрішньої кільцевий присинхронного обертання з крильчатками, а штоки грузкой - плоским шарніром; крильчаток - усередині кожухів з можливістю осьо- як нерухому опору використовують самохідну вого переміщення уздовж них. бурову установку; Недоліками прототипу є складність конструк- гідродомкрат розташований на упорному ції, а також обмежена функціональність - тільки підшипнику; для м'ягкопластичних ґрунтів. - гідроциліндр для обертання штанги з крильЗадачею корисної моделі є розробка нового чаткою з'єднаний з маслостанцией. пристрою для проведення польових іспитів ґрунтів Між суттєвими ознаками технічного рішення, на зріз з досягненням технічного результату - розщо заявляється, і досягаемого з їхньою допомогою ширення області застосування і підвищення ефектехнічним результатом існує наступний причиннотивності роботи пристрою. наслідковий зв'язок. Поставлена задача виконується тим, що в Дійсно, досягнення зазначеного вище техніч«Пристрої для проведення польових іспитів ґрунного результату - розширення області застосувантів на зріз», який включає штамп, навантажувальня і підвищення ефективності роботи пристрою ну штангу, взаємодіючу зі штампом, крильчатку з можливо тільки при реалізації всіх суттєви х ознак пристосуванням для її обертання і вимірювальні корисної моделі, при відсутності кожного з них допристрої, штамп нерухомо укріплений зверху крисягнення технічного результату неможливо. льчатки, а між верхнім кінцем штанги і нерухомою Наприклад, при відсутності в пристрої крильопорою розташований гідродомкрат, а пристосучатки, що заявляється, з визначеним співвідновання для обертання штанги виконане у вигляді шенням висоти і діаметра стає неможливим одергоризонтального гідроциліндра із шарнірними з'єджання достовірних результатів при проведенні наннями, при цьому крильчатка виконана зі співіспитів ґрунтів на зріз, тому що тиск, створюваний відношенням h £ 0,2D , де: h - висота крильчатки, a штампом на вибій свердловини, швидко убуває по D - діаметр крильчатки, крім того, крильчатка вивисоті крильчатки, у зв'язку з чим використання конана прямокутної, трикутної чи у вигляді чотиристандартної крильчатки в даному пристрої неможзубчатого глухого кільця з внутрішньої кільцевий ливо. пригрузкой - плоским шарніром, а як нерухому Тверде з'єднання крильчатки зі штампом доопору використовують самохідну бурову установзволяє одержати просту і працездатну конструкку, при цьому гідродомкрат розташований на упоцію. 7 20779 8 У даній корисній моделі бурову установку винаннями, а корпус гідроциліндра 11 укріплений на користовують не тільки для буріння іспитових свеупорному кронштейні 12. рдловин, але як статичний упор для нагруження Гідроциліндр 11 шлангом 13 високого тиску штампа при проведенні іспитів ґрунтів на зріз. з'єднаний з мінімаслостанциею 14. Пристрою для нагруження штампа й обертанЗовні домкрата 7 розташована розсувна касеня крильчатки виконані у вигляді нескладних конста 15. Крім того, домкрат 7 оснащений манометтрукцій гідродомкрата і гідроциліндра. ром 16. Пристрій, що заявляється, є простим і ефектиПристрій, що заявляється, найбільш ефективвної в роботі, дозволяє проводити повноцінні іспино використовується у випадку вбудовування його тів ґр унтів на зріз на різній глибині - від 5,0 до в самохідну бурову установку 9, наприклад, типу 15,0м і досягти технічного результату - розширенУРБ-2А-2. ня області застосування і підвищення ефективносВикористання пристрою, що заявляється, ті роботи пристрою. здійснюють в іспитових свердловинах 17, пробуПристрій, що заявляється, є досить простим і рених на необхідну глибину. технологичным у виготовленні і застосуванні, що Для проведення іспитів робочий наконечник 1, дозволяє рекомендувати його застосування при що складається з крильчатки 2 і штампи 3, з'єднупроведенні польових іспитів ґрунтів на зріз у вибоють з буровою штангою 4 (нагвинчується на буроях свердловин на глибині від 5,0 до 15,0м. ву штангу, колону), потім снаряд опускають на Проведений заявником аналіз рівня техніки, вибій 18 свердловини 17 і задавливают домкратом що включає пошук по патентних і науково7 у ґрунт, створюючи штампом 3 необхідний тиск, технічних джерелах інформації, з виявленням відповідно до прийнятої схеми проведення досліджерел, яки містять інформацію про аналоги техду. нічного рішення, яке заявляється, дозволяє устаПотім, підтримуючи тиск штампа 3 на новити, що заявником не виявлені аналоги, іденгрунт вибою 18, фіксуємий манометром 16, перетичні пристрою, який заявляється. дають обертальний момент через шарнірний хоТому можна затверджувати, що корисна момут - жимки 10, закріплений на буровій штанзі 4. дель, що заявляється, відповідає умові охоронозДля цього мінімаслостанцией 14 створюють датності за критерієм «новизна». тиск у гідроциліндрі 11 із шарнірними з'єднаннями, Крім того, корисна модель промислове застощо мають упори в шарнірний хомут - жимки 9 і совна, тому що те хнічне рішення, що заявляється, кронштейн 12. Гідроциліндр 11 створює зусилля дозволяє використовувати його для польових іспина штангу 4 із крильчаткою 2 і штампом 3, що ротів на зріз ґрунтів і гірських порід, необхідних для бить обертальний зріз. розрахунку основ на стадії проектних робіт для Система одночасної передачі нормального тибудівництва. ску й обертального моменту виконана у вигляді Можливість здійснення корисної моделі, що касетної пари 19, що складає з розсувної касети заявляється, підтверджується описом, що нижче 15 для гідродомкрата 7 і плоскошарнірної касети приводиться, його практичної реалізації й ілюстру20 під упорний підшипник 6. ється кресленнями. Нормальний тиск створюється гідродомкратом На Фіг.1 зображена схема пристрою, що заяв7 з манометром 16. ляється, на Фіг.2 зображений загальний вигляд Система передачі тиску для обертального мосамохідної бурової установки УРБ-2А-2 з убудоваменту оформлена у вигляді гідроциліндра 11, руним устаткуванням для проведення обертального кава високого тиску 13 і манометру 21. зрізу - вигляд позаду, Фіг.3 - те ж, вигляд збоку. Гідроциліндр 11, закріплений на буровій штанПристрій, що заявляється, з достатньою точнізі 4, має шарнірні упори в шарнірний хомут-жимки стю для цілей будівництва і проектування може 10, з одного боку, і кронштейн 12 - з іншої сторони. бути широко використаний для проведення польоСтворюється тиск у системі за допомогою дових іспитів ґрунті в на зріз як у зоні аерації, тобто мкрата 7, виконаного у ви гляді автомобільного до глибини залягання водоносного шару, так и гідродомкрата у твердій касеті 15, що має вивід під нижче рівня глибини залягання водоносного шару. манометр 16. Пристрій, що заявляється, являє собою робоНавісне устаткування пристрою, що заявлячий наконечник 1, що складається з крильчатки 2 і ється, застосовно для будь-яких типів самохідних штампу 3, з'єднаний з буровою штангою 4, яки бурових установок, застосовуваних при інженернопредставляють собою буровий снаряд 5. геологічних вишукуваннях. Верхній кінець бурової штанги 4 з'єднаний чеТаким чином, з огляду на усе ви щевикладене, рез упорний підшипник 6 з домкратом 7, верхній можна зробити висновок, що задача, поставлена в кінець якого упирається в стіл 8 бурової установдійсній корисній моделі - розробка нового прики 9. строю для проведення польових іспитів ґрунтів на На надземній частині бурової штанги 4 укріпзріз - виконана з досягненням технічного результалений шарнірний жимковий затиск 10, з яким з'єдту - розширення області застосування і підвищеннаний шток гідроциліндра 11 із шарнірними з'єдня ефективності роботи пристрою. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 20779 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601