RO130870A2

RO130870A2 - Apparatus for determining mechanical characteristics

Info

Publication number: RO130870A2
Application number: ROA201400465A
Authority: RO
Inventors: Anghel Stanciu; Ştefan Cioară
Original assignee: Universitatea Tehnică "Gheorghe Asachi" Din Iaşi
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-01-29
Also published as: RO130870B1

Abstract

The invention relates to an apparatus meant to determine the parameters of earth resistance to shear stress, applicable, in particular, in the field of geotechnics, and to a process for ensuring the shape of remanent earth samples. According to the invention, the apparatus comprises a piston (10) provided with two micro comparators (18), as well as with a dynamometer ring (12) and two cells (3) provided with two flexible membranes (7) for sealing purposes and with some mobile perforated pistons (6) to be brought into contact with the membrane (7) before the start of sample preparation and, further on, before the start of the test, to be withdrawn inside the cells (3) for allowing the sample deformation. The process, as claimed by the invention, provides for mounting, on a base plate (1), some plexiglass walls (2) and the cells (3) which are fixed by some angle bars (16), the position of the mobile perforated pistons (6) in contact with the rubber membranes (7) being secured by means of some worm presses (13), the walls (2) being then lubricated and the earth sample being prepared, after which the vertical load piston (10) and an upper metal plate (8) are mounted, followed by the mounting of a metal framework (14) and some tension members (15) in order to secure the position of pieces, a metal shoe (11) and the dynamometer ring (12) are placed between the press yoke and the rods of the piston (10), the micro comparators (18) are mounted onto the rods of the piston (10), pressurized water is introduced into the cells (3) and the position of the pistons (6) is maintained for 30 min, after which, by rotating a lever (5), they are withdrawn inside the cells (3) for allowing the free longitudinal deformation of samples.

Description

APARAT PENTRU DETERMINAREA CARACTERISTICILOR MECANICEAPPARATUS FOR DETERMINATION OF MECHANICAL CHARACTERISTICS

Invenția se referă la un aparat pentru determinarea rezistenței la forfecare prin compresiune a probelor de pământ, utilizat în special pentru cercetări în domeniul geotehnicii și fundațiilor.The invention relates to an apparatus for determining the compressive shear strength of earth samples, used in particular for research in the field of geotechnics and foundations.

Sunt cunoscute mai multe aparate utilizate pentru cercetări în domeniul geotehnicii și fundațiilor având același scop. Astfel, este cunoscut un aparat care asigură forma probelor din pământuri necoezive prin turnarea materialului în interiorul unor matrițe metalice căptușite cu membrane de cauciuc. După confecționarea probei, prin compactare, cu ajutorul unei pompe de vid, se creează o presiune de sucțiune în interiorul membranei de cauciuc. Se demontează matrița metalică iar probă, conținută în membrana de cauciuc, se așază în aparatul de încercare.Several devices used for research in the field of geotechnics and foundations with the same purpose are known. Thus, an apparatus is known which ensures the shape of the samples from non-cohesive soils by pouring the material inside metal molds lined with rubber membranes. After making the sample, by compaction, with the help of a vacuum pump, a suction pressure is created inside the rubber membrane. Remove the metal mold and the sample, contained in the rubber membrane, is placed in the test apparatus.

Mai sunt cunoscute aparate care, pentru a asigura forma probelor din pământuri coezive, folosesc matrițe metalice, în care se introduce materialul, după care se înlătură surplusul prin fasonare după niște caneluri dinainte prevăzute.There are also known devices which, in order to ensure the shape of the samples from cohesive soils, use metal molds, in which the material is introduced, after which the surplus is removed by shaping according to some previously provided grooves.

Aceste aparate prezintă următoarele dezavantaje :These devices have the following disadvantages:

- procedurile prin care se pregătesc probele sunt complicate și necesită instrumente suplimentare (matrițe, pompe de vid etc.);- the procedures for preparing the samples are complicated and require additional tools (molds, vacuum pumps, etc.);

- apar dificultăți cauzate de folosirea presiunii de sucțiune în ceea ce privește controlul proprietățile probelor de pământ necoeziv în timpul confecționării;- difficulties arise due to the use of suction pressure in terms of controlling the properties of non-cohesive soil samples during production;

- după confecționare, manevrarea probelor, necesară pentru a le așeza în aparatul de încercare, poate altera proprietățile epruvetelor;- after manufacture, the handling of the samples, necessary to place them in the test apparatus, may alter the properties of the test pieces;

Problema pe care o rezolvă invenția constă în confecționarea și încercarea probelor de pământ direct în aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice, simplificând asfel procedurile utilizate în momentul actual și îmbunătățind precizia rezultatelor.The problem solved by the invention consists in making and testing soil samples directly in the apparatus for determining the mechanical characteristics, thus simplifying the procedures currently used and improving the accuracy of the results.

Aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice ale pămînturilor, conform invenției, înlătură dezavantajele enumerate mai sus prin aceea că, în scopul determinării caracteristicilor mecanice ale pământurilor care lucrează în stare plană de deformații, se realizează un aparat în alcătuirea căruia intră o placă de bază pe care sunt dispuși doi pereți laterali din plexiglas și două celule de presiune, celulele de presiune fiind prevăzute cu pistoane mobile perforate pentru asigurarea formei probei în timpul confecționării și membrane de cauciuc pentru etanșarea în timpul încercării propriu-zise, iar la partea superioară a aparatului este dispusă o placă metalică superioară care fixează pereții de plexiglas, și este deasemenea prevăzută cu trei orificii cu piese de trecere prin care culisează un piston de încărcare verticală, poziția pieselor metalice fiind asigurată prin presare pe plăcile de plexiglas cu ajutorul unor tiranți, a unor prese cu șurub și a unui cadru metalic dispus longitudinal, aparatul descris permițând aplicarea încărcărilor pe direcția longitudinală a probei de pământ prin presurizarea celulelor de presiune, după care pistoanele mobile perforate se retrag în interiorul celulelor, și, prin intermediul pistonului de încărcare verticală, se acționează asupra probei cu o forță crescătoare, până în momentul în care cedează.The apparatus for determining the mechanical characteristics of soils, according to the invention, two plexiglass side walls and two pressure cells are arranged, the pressure cells being provided with perforated movable pistons to ensure the shape of the sample during manufacture and rubber membranes for sealing during the actual test, and at the top of the apparatus a upper metal plate fixing the plexiglass walls, and is also provided with three holes with passage parts through which slides a vertical loading piston, the position of the metal parts being ensured by pressing on the plexiglass plates with the help of tie rods, screw presses and a disposed metal frame longitudinally, the apparatus described allowing loads to be applied in the longitudinal direction of the ground sample by pressurizing the pressure cells, after which the perforated movable pistons retract inside the cells, and, by means of the vertical loading piston, act on the sample with increasing force, until the moment he gives in.

Invenția prezintă următoarele avantaje:The invention has the following advantages:

- probele se confecționează direct în aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice fără a folosi alte intstrumente (matrițe metalice, pompe de vid etc.)- samples are made directly in the apparatus for the determination of mechanical properties without the use of other instruments (metal molds, vacuum pumps, etc.)

- nu mai este necesară manipularea probelor după confecționare, astfel eliminându-se o sursă de erori- it is no longer necessary to handle the samples after manufacture, thus eliminating a source of error

- precizia în ceea ce privește caracteristicile probelor obținute este îmbunătățită- the accuracy of the characteristics of the samples obtained is improved

C\- 2 Ο 1 4 - - 0 0 4 6 5 2 Ο -Οδ- 2014C \ - 2 Ο 1 4 - - 0 0 4 6 5 2 Ο -Οδ- 2014

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură și cu figurile 1,2,3,4 și 5 care reprezintă:An embodiment of the invention is given below in connection with figures 1, 2, 3, 4 and 5 which represent:

- fig.l -Vedere laterală- Fig. 1 - Side view

- fig.2 -Secțiune transversală- fig.2 -Cross section

- fig 3 - Vedere de sus a plăcii de bază- fig 3 - Top view of the motherboard

- fig 4 - Vedere de sus a plăcii superioare- fig 4 - Top view of the upper plate

- fig 5a - Celule de presiune-vedere din față- fig 5a - Front view pressure cells

- fig 5b - Celule de presiune-vedere laterală- fig 5b - Pressure cells-side view

- fig 5c - Celule de presiune-secțiune- fig 5c - Pressure-section cells

Aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice ale pământurilor, conform invenției, conține o placă de bază 1, pe care sunt dispuși doi pereți laterali din plexiglas 2 și două celule de presiune 3, celule 3 care la rândul lor sunt prevăzute cu piese de trecere 4 care, prin acționarea unui levier 5, permit culisarea unor pistoane mobile perforate 6 ce au rolul de a asigura forma probei, totodată celulele de presiune 3 fiind prevăzute cu membrane de cauciuc 7 pentru etanșare, iar la partea superioară a aparatului este prevăzută o placă metalică superioară 8 care (fixează pereții de plexiglas 2 în două caneluri, și prezintă trei orificii prevăzute cu piese de trecere 9 ce permit culisarea pistonului de încărcare verticală 10 deasupra căruia este dispus un sabot metalic 11 pe care stă inelul dinamometric 12 ce măsoară forța de compresiune; poziția pieselor metalice 1,3 și 8 este asigurată prin presare pe canturile plăcilor de plexiglas 2 cu ajutorul preselor cu șurub 13, a cadrului metalic 14 și a tiraniilor 15, iar plăcile de plexiglas 2 se vor prinde de placa de bază 1 prin intermediul comierelor 16; aparatul astfel descris permite aplicarea încărcărilor pe direcția longitudinală a probei de pământ prin presurizarea celulelor de presiune 3, presiunea fiind monitorizată permanent prin intermediul manometrelor 17, apoi, prin rotirea levierului 5, pistoanelor mobile perforate 6* sunt retrase în interiorul celulelor 3 permițând astfel deformarea liberă a probelor în direcție longitudinală, apoi, pe direcție verticală, proba de pământ va fi încărcată prin deplasarea pistonului de încărcare verticală 10 cu o viteză constantă iar monitorizarea deplasării pistonului de încărcare verticală 10 se va face cu ajutorul a două microcomparatoare 18 montate pe tijele pistonului 10.The apparatus for determining the mechanical properties of the earths according to the invention comprises a base plate 1, on which are arranged two plexiglass side walls 2 and two pressure cells 3, cells 3 which in turn are provided with passage pieces 4 which, by actuating a lever 5, they allow the sliding of perforated movable pistons 6 that have the role of ensuring the shape of the sample, at the same time the pressure cells 3 being provided with rubber membranes 7 for sealing, and at the top of the device is provided an upper metal plate 8 which (fixes the plexiglass walls 2 in two grooves, and has three holes provided with passage pieces 9 which allow the sliding of the vertical loading piston 10 above which is arranged a metal shoe 11 on which stands the dynamometric ring 12 measuring the compression force; of metal parts 1, 3 and 8 is secured by pressing on the edges of the plexiglass plates 2 by means of screw presses 13, of the frame i metal 14 and tyrannies 15, and the plexiglass plates 2 will be attached to the base plate 1 by means of the posts 16; the apparatus thus described allows the application of loads in the longitudinal direction of the earth sample by pressurizing the pressure cells 3, the pressure being permanently monitored by means of manometers 17, then, by rotating the lever 5, the perforated movable pistons 6 * are withdrawn inside the cells 3 allowing deformation free of samples in the longitudinal direction, then, in the vertical direction, the ground sample will be loaded by moving the vertical loading piston 10 at a constant speed and monitoring the movement of the vertical loading piston 10 will be done using two microcomputers 18 mounted on the rods piston 10.

Se descie în continuare un procedeu ce asigura forma probei în timpul confecționării acesteia direct în aparatul pentru determinarea caracteristicilor mecanice:The following describes a process which ensures the shape of the sample during its manufacture directly in the apparatus for the determination of mechanical properties:

- se montează pereții de plexiglas 2 pe placa de bază 1 și se fixează cu ajutorul comierelor 6; se montează celulele de presiune 3 pe placa de bază 1 și se fixează prin strângerea preselor cu șurub 13; se asigura poziția pistoanelor mobile perforate 6 în contact cu membranele de cauciuc 7;- mount the plexiglass walls 2 on the base plate 1 and fix it with the help of the fasteners 6; the pressure cells 3 are mounted on the base plate 1 and fixed by tightening the screw presses 13; ensure the position of the perforated movable pistons 6 in contact with the rubber membranes 7;

- se lubrifiază pereții de plexiglas 2 după care se confecționează proba de pământ;- lubricate the plexiglass walls 2 and then make the soil sample;

- se montează pistonul de încărcare verticală 10 și placa metalică superioară 8; se montează cadrul metalic 14 și tiranții 15 pentru a asigura poziția pieselor; tot în această fază se așază sabotul metalic 11 și inelul dinamometric 12 între jugul presei și tijele pistonului 10 pentru a putea măsura forța de compresiune transmisă probei. Se montează microcomparatoarele 18 pe tijele pistonului de încărcare verticală 10;- mount the vertical loading piston 10 and the upper metal plate 8; the metal frame 14 and the tie rods 15 are mounted to ensure the position of the parts; also in this phase the metal shoe 11 and the dynamometer ring 12 are placed between the yoke of the press and the rods of the piston 10 in order to be able to measure the compressive force transmitted to the sample. Mount the microcomputers 18 on the rods of the vertical loading piston 10;

- se introduce apa sub presiune în celulele de presiune 3; după presurizarea celulelor de presiune 3, poziția pistoanelor 6 se va menține timp de 30 min și apoi, prin rotirea levierului 5, acestea se retrag în interiorul celulelor de presiune 3;- pressurized water is introduced into the pressure cells 3; after pressurizing the pressure cells 3, the position of the pistons 6 will be maintained for 30 minutes and then, by rotating the lever 5, they retract inside the pressure cells 3;

- menținând presiunea apei constantă se aplica probei o forță pe direcție verticală prin intermediul pistonului de încărcare verticală 10. Forța va fi monitorizată prin intermediul (V 2 Ο 14 - - 0 0 4 6 5 2 ο -«- am inelului dinamometric 12 dispus la partea superioară a tijelor pistonului de încărcare verticală- keeping the water pressure constant, a vertical force is applied to the sample by means of the vertical loading piston 10. The force will be monitored by means of (V 2 Ο 14 - - 0 0 4 6 5 2 ο - «- I have the dynamometer ring 12 arranged at the top of the vertical loading piston rods

10. De asemenea se va monitoriza permanent deplasarea acestuia prin cele două microcomparatoare 18. Forța verticală va fi mărită în mod constant până la cedarea probei de pământ.10. It will also be constantly monitored its movement through the two microcomparators 18. The vertical force will be constantly increased until the ground sample yields.

Claims

1. Apparatus for determining the mechanical properties of soils characterized in that for the purpose of determining the mechanical properties of soils working in the flat state of deformation, an apparatus is made consisting of a base plate (1), on which two side walls are arranged plexiglass (2) and two pressure cells (3), cells (3) which in turn are fitted with passage pieces (4) which, by actuating a lever (5), allow sliding perforated pistons (6) which have the role of ensuring the shape of the sample, at the same time the pressure cells (3) being provided with rubber membranes (7) for sealing, and at the top of the apparatus is provided an upper metal plate (8) which fixes the plexiglass walls (2). ) in two grooves, and has three holes provided with passage parts (9) which allow the sliding of the vertical loading piston (10) above which is arranged a metal shoe (11) on which stands the din ring metric (12) measuring the compressive force; the position of the metal parts (1,3 and 8) is ensured by pressing on the edges of the plexiglass plates (2) with the help of screw presses (13), the metal frame (14) and the tie rods (15), and the plexiglass plates (2). ) will be attached to the motherboard (1) by means of the brackets (16); the device thus described allows the application of loads in the longitudinal direction of the ground sample by pressurizing the pressure cells (3), the pressure being permanently monitored by means of manometers (17), then, by rotating the lever (5), the perforated movable pistons (6) are withdrawn inside the cells (3) thus allowing the free deformation of the samples in the longitudinal direction, then, in the vertical direction, the earth sample will be loaded by moving the vertical loading piston (10) at a constant speed and monitoring the vertical loading piston movement (10 ) shall be made by means of two microcomparators (18) mounted on the piston rods (10)

Method for securing the shape of remanufactured earth samples according to Claim 1, characterized in that in order to ensure the shape and pore index for the remodeled earth, plexiglass walls (2) and cells are mounted on the base plate (1). (3), fasten with screws (16) or screw presses (13), ensure the position of the perforated movable pistons (6) in contact with the rubber membranes (7), lubricate the plexiglass walls (2) after making the ground sample, mount the vertical loading piston (10) and the upper metal plate (8); mount the metal frame (14) and tie rods (15) to ensure the position of the parts, place the metal shoe (11) and the torque ring (12) between the yoke of the press and the piston rods (10), mount the microcomputers (18) on the piston rods vertical loading (10), pressurized water is introduced into the pressure cells (3) after which the position of the pistons (6) will be maintained for 30 min and then, by rotating the lever (5), they are withdrawn inside the pressure cells pressure (3) so as to allow free deformation of the samples in the longitudinal direction.