Удельное сцепление грунта. Удельное сцепление грунта определение


способ определения удельного сцепления грунтов - патент РФ 2509294

Классы МПК:G01N3/00 Исследование прочностных свойств твердых материалов путем приложения к ним механических усилий
Автор(ы):Тутыгин Александр Сергеевич (RU), Айзенштадт Аркадий Михайлович (RU), Фролова Мария Аркадьевна (RU), Вешнякова Людмила Александровна (RU), Невзоров Александр Леонидович (RU), Шестаков Анатолий Александрович (RU)
Патентообладатель(и):Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)
Приоритеты:

подача заявки:2012-10-19

публикация патента:10.03.2014

Изобретение относится к инженерно-геологическим исследованиям грунтов, в частности к экспресс-методам определения удельного сцепления грунтов. Способ определения удельного сцепления грунтов заключается в том, что на образец грунта наносится 6 капель смачивающей жидкости с известными значениями поверхностного натяжения. Затем по форме капли на поверхности материала определяют угол смачивания поверхности и по функциональной зависимости cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ) определяют тангенс угла наклона а. Далее по предварительно построенной калибровочной зависимости находят удельное сцепление грунта. Техническим результатом является повышение скорости определения, возможность проведения испытаний как с предварительно отобранными пробами, так и непосредственно на объекте, упрощение аппаратурного оснащения, возможность проведения анализа на любых грунтах, а также повышение точности определения за счет исключения влияния на результат сопротивления грунта вдавливанию по боковым стенкам зонда. 1 ил., 4 табл. способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294

Рисунки к патенту РФ 2509294

Изобретение относится к способам определения прочностных свойств грунтов при проведении инженерных изысканий в строительстве и может быть использовано для определения удельного сцепления неразрушающим методом.

Удельное сцепление - параметр, характеризующий силу структурных связей между частицами, который препятствует перемещению частиц относительно друг друга. Наличие удельного сцепления частиц грунта и его значение зависит от многих факторов, например, от величины капиллярного давления в поровом пространстве грунта, от силы молекулярного притяжении частиц, состава анализируемого образца и т.д.

Существующие в настоящее время методы определения величины удельного сцепления являются трудоемкими и многозатратными, для которых требуется наличие специального оборудования, проведение большого количества экспериментов и значительный объем испытуемого материала (образцов грунта).

Одним из эффективных путей решения данной проблемы является определение значения удельного сцепления для грунтового материала экспресс-методами.

Известен способ испытания грунта на срез с одновременным определением порового давления и устройство для его осуществления [заявка на выдачу патента РФ № 2432572, МПК G01N 33/24, G01N 3/00, E02D 1/00]. Изобретение направлено на определение угла внутреннего трения и сцепления с одновременным определением порового давления при испытаниях грунта на срез.

Недостатками этого способа являются необходимость отбора, сохранности, транспортировки образцов грунта в исходном состоянии, длительность эксперимента.

Известно устройство ручной зонд глубокого зондирования - РЗГ [заявка на выдачу патента РФ № 2133314, MПK6 E02D 1/00, G01N 3/42]. Принцип работы устройства заключается в передаче массы человека (испытателя) на специальные штанги для вдавливания зонда в грунт с одновременным фиксированием усилия вдавливания.

Недостатками этого устройства являются значительные погрешности определения вследствие наличия силы трения на боковой поверхности штанг, глубина вдавливания зависит от массы человека, работающего с устройством, сложность сборки и разборки прибора.

Известен метод одноплоскостного среза (ГОСТ 12248-96 «Грунты», МКС 13.080.20). Сущность метода заключается в испытании грунта методом одноплоскостного среза, который проводят для определения прочностных характеристик грунтов, в том числе удельного сцепления. Испытание проводят в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем сдвига одной части образца относительно другой его части касательной нагрузкой при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза.

Недостатками этого способа являются необходимость отбора, сохранности, транспортировки образцов грунта в исходном состоянии, длительность эксперимента, а также большое количество повторных экспериментов.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является способ испытания грунтов статическим зондированием [заявка на выдачу патента РФ № 2301983, МПК G01N 3/42], где описано устройство и процессы, применяемые для испытания грунтов в полевых условиях без отбора проб. Сущность способа заключается в испытании грунтов статическим зондированием, включающий вдавливание в грунт с постоянной скоростью индентора, закрепленного на штанге, непрерывную регистрацию глубины вдавливания индентора и силы сопротивления грунта вдавливанию индентора и расчет показателей характеристик грунта на заданной глубине.

Недостатками данного способа является:

1. Способ может быть использован только непосредственно на месте изучаемого объекта.

2. Способ является трудоемким (транспортировка, сборка и разборка оборудования и др.).

3. Ограниченность применения. Достоверные данные получаются только в случае однородных грунтов.

4. Значительная погрешность определения для плотных грунтов вследствие сопротивления грунта вдавливанию по боковым стенкам зонда.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных выше недостатков, а именно повышение скорости определения, возможность проведения испытаний как с предварительно отобранными пробами, так и непосредственно на объекте, упрощение аппаратурного оснащения, возможность проведения анализа на любых грунтах, повышение точности определения за счет исключения влияния на результат сопротивления грунта вдавливанию по боковым стенкам зонда.

Это достигается измерением угла смачивания (способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ) испытуемых образцов грунта специальными жидкостями с известным значением поверхностного натяжения (способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ), расчетом величины косинуса этого угла (cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ), построением прямолинейной зависимости в координатах cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ), расчетом величины тангенса угла наклона этой прямой (а) и определением значения удельного сцепления по предварительно построенной калибровочной зависимости.

Способ осуществляется следующим образом. На образец грунта (в нашем случае песок и глина или смесь) наносится 6 капель смачивающей жидкости с известным значением поверхностного натяжения. По форме капель на поверхности материала определяют угол смачивания поверхности способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 и рассчитывают значения косинусов этого угла. По функциональной зависимости cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ) определяется тангенс угла наклона а и по предварительно построенной калибровочной зависимости определяется удельное сцепление грунта.

Осуществить способ можно следующим образом. Предварительно получают калибровочную зависимость между углом наклона прямой в координатах cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ) для образцов грунта с известным значением удельного сцепления. Поверхностное натяжение жидкости устанавливают любым известным способом: методом Ребиндера, сталагмометром, капиллярным поднятием, используя справочные данные. В нашем случае использовалась установка Easy Drop.Удельное сцепление образцов грунта устанавливают любым известным способом, в нашем случае с помощью прибора прямого плоскостного среза «Shear Trac-II».

В качестве смачивающей жидкости может использоваться раствор, обладающий поверхностным натяжением, не превышающим величину 35 мН/м. В нашем случае использовались водные растворы этилового спирта с объемной его концентрацией от 50 до 96%.

Результаты измерений поверхностного натяжения жидкости приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ п/пСодержание воды, об.% (способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294ж±0,02)×103, Н/м
14 24,74
2 1026,61
32027,34
430 28,11
5 4028,42
65031,31

Величина угла смачивания способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 для образцов грунта определяется любым известным методом: цифровым фотографированием, измерением с помощью увеличительных приборов и пр. В нашем случае видеосъемкой на установке Easy Drop с непосредственным расчетом косинуса угла смачивания с помощью программного обеспечения DSA 20E. Кроме того, для повышения точности определения замеры угла смачивания проводит в продолжение 1-1,5 сек. По полученным данным строится калибровочная зависимость в координатах cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ).

После построения калибровочной зависимости cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ) берут образец грунта и наносят последовательно шесть капель водно-спиртового для определения угла смачивания на установке Easy Drop. Поверхностное натяжение водно-спиртовых растворов определяют методом висячей капли также на установке Easy Drop. В таблице 1 представлены полученные результаты значений поверхностного натяжения водно-этанольных растворов g. Все эксперименты проводились при постоянной температуре 22±1°С.

По полученным значениям способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 и способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 строится функциональная зависимость cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ), которую можно описать уравнением прямой линии: cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=a×(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 )+b. В таблице 2 приведены коэффициенты а и b, на фиг. 1 представлена корреляционная зависимость коэффициента а и удельного сцепления с.

Таблица 2
Удельное сцепление, кПаКоэффициенты
a×l02 b
7,8 4,35-1,07
9,44,61-2,08
10,85,78 -2,71
11,4 5,76-2,95
166,37 -3,07
12 5,44-1,93
14,76,25-2,31
16,57,56 -3,38
17,6 7,51-3,38
19,37,23 -3,21
4,2 3,15-2,14
12,76,53-2,89
18,67,56 -2,40
16,5 7,09-3,22
16,96,83 -3,20

Функциональная зависимость тангенса угла наклона прямой cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=а×(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 )+b от удельного сцепления (с) имеет линейный характер с удовлетворительным значением достоверности аппроксимации (R 2=0,92). Удельное сцепление можно определить по следующей зависимости: c=(a-0,022)/0,029,

где с - удельное сцепление, кПа;

а - тангенс угла наклона зависимости cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294ж).

Примеры реализации изобретения, подтверждающие возможность достижения указанного технического результата, представлены в таблице 3 (примеры 1-10). При этом используются грунты: песок и глина. Экспериментальное значение удельного сцепления сэкс определялось на приборе прямого плоскостного среза «Shear Trac-II» методом одноплоскостного среза.

Таблица 3
Определение удельного сцепления
№ примераНаименование грунта Поверхностное натяжение жидкости, способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294жКоэффициент а Расчетное значение удельного сцепления срасч, кПa Экспериментально определенное значение удельного сцепления сэкс, кПа
1Песок пылеватый 24,740,21 6,376,5
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
2 Песок пылеватый24,74 0,195,70 5,8
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
3Песок пылеватый 24,740,25 7,957,8
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
4 Песок пылеватый24,74 0,26,23 6,1
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
5Песок пылеватый 24,740,8 26,7826,3
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
6 Глина24,74 0,8829,15 29,8
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
7Глина 24,740,78 26,5026,1
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
8 Глина24,74 0,7324,82 24,4
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
9Глина 24,740,82 27,9127,5
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31
10 Глина24,74 0,8328,25 27,8
26,61
27,34
28,11
28,42
31,31

Приведенные примеры реализации изобретения 1-10 подтверждают возможность применения представленного экспресс-метода определения удельного сцепления грунтов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ определения удельного сцепления грунта, включающий операцию отбора пробы грунта, отличающийся тем, что на образец грунта наносится 6 капель смачивающей жидкости с известными значениями поверхностного натяжения, по форме капли на поверхности материала определяют угол смачивания поверхности и по функциональной зависимости cosспособ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 -1=f(1/способ определения удельного сцепления грунтов, патент № 2509294 ) определяют тангенс угла наклона а и по предварительно построенной калибровочной зависимости находят удельное сцепление грунта.

Скачать патент РФ Официальная публикация патента РФ № 2509294 patent-2509294.pdf

www.freepatent.ru

Удельное сцепление грунта — с русского

См. также в других словарях:

  • Удельное сцепление грунта — параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат. Источник: ГОСТ 30416 96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • удельное сцепление грунта — c — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы c EN cohesion intercept …   Справочник технического переводчика

  • Сцепление грунта удельное — Показатель сцепления в грунте, определяемый отрезком, отсекаемым на оси ординат прямой t = f(р) Источник: ГОСТ 23741 79: Грунты. Методы полевых испытаний на срез в горных выработках ориги …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Сцепление — 3.2.3 Сцепление характеристика прочности соединения плакирующего слоя с основным. 3.3 В настоящем стандарте приведены следующие сокращения: Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 30416-96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения — Терминология ГОСТ 30416 96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения оригинал документа: Абсолютное суффозионное сжатие уменьшение первоначальной высоты образца грунта в результате сжатия при постоянном вертикальном давлении и непрерывной… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 23741-79: Грунты. Методы полевых испытаний на срез в горных выработках — Терминология ГОСТ 23741 79: Грунты. Методы полевых испытаний на срез в горных выработках оригинал документа: Метод консолидированного среза Испытание на срез грунта предварительно уплотненного нормальной нагрузкой, проводимое в условиях… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • метод — метод: Метод косвенного измерения влажности веществ, основанный на зависимости диэлектрической проницаемости этих веществ от их влажности. Источник: РМГ 75 2004: Государственная система обеспечения еди …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 12248-96: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости — Терминология ГОСТ 12248 96: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости оригинал документа: Коэффициент фильтрационной cv и вторичной ca консолидации показатели, характеризующие скорость деформации грунта… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Метод трехосного сжатия — 5.3 Метод трехосного сжатия 5.3.1 Сущность метода 5.3.1.1 Испытание грунта медом трехосного сжатия проводят для определения следующих характеристик прочности и деформируемости: угла внутреннего трения j, удельного сцепления с, сопротивления… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Механика грунтов —         научная дисциплина, изучающая напряженно деформированное состояние Грунтов, условия их прочности, давление на ограждения, устойчивость грунтовых массивов и др. В М. г. рассматривается зависимость механических свойств грунтов от их… …   Большая советская энциклопедия

  • Намывные грунты —         (a. hydraulically filled soils; н. Spulboden; ф. remblai hydraulique; и. suelos rellenados por hidromecanizacion, suelos rellenados por procedimiento hidraulico, terrenos rellenados por hidromecanizacion) уложенные способами… …   Геологическая энциклопедия

translate.academic.ru

удельное сцепление грунта — с русского на английский

См. также в других словарях:

  • Удельное сцепление грунта — параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат. Источник: ГОСТ 30416 96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • удельное сцепление грунта — c — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы c EN cohesion intercept …   Справочник технического переводчика

  • Сцепление грунта удельное — Показатель сцепления в грунте, определяемый отрезком, отсекаемым на оси ординат прямой t = f(р) Источник: ГОСТ 23741 79: Грунты. Методы полевых испытаний на срез в горных выработках ориги …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Сцепление — 3.2.3 Сцепление характеристика прочности соединения плакирующего слоя с основным. 3.3 В настоящем стандарте приведены следующие сокращения: Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 30416-96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения — Терминология ГОСТ 30416 96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения оригинал документа: Абсолютное суффозионное сжатие уменьшение первоначальной высоты образца грунта в результате сжатия при постоянном вертикальном давлении и непрерывной… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 23741-79: Грунты. Методы полевых испытаний на срез в горных выработках — Терминология ГОСТ 23741 79: Грунты. Методы полевых испытаний на срез в горных выработках оригинал документа: Метод консолидированного среза Испытание на срез грунта предварительно уплотненного нормальной нагрузкой, проводимое в условиях… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • метод — метод: Метод косвенного измерения влажности веществ, основанный на зависимости диэлектрической проницаемости этих веществ от их влажности. Источник: РМГ 75 2004: Государственная система обеспечения еди …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 12248-96: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости — Терминология ГОСТ 12248 96: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости оригинал документа: Коэффициент фильтрационной cv и вторичной ca консолидации показатели, характеризующие скорость деформации грунта… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Метод трехосного сжатия — 5.3 Метод трехосного сжатия 5.3.1 Сущность метода 5.3.1.1 Испытание грунта медом трехосного сжатия проводят для определения следующих характеристик прочности и деформируемости: угла внутреннего трения j, удельного сцепления с, сопротивления… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Механика грунтов —         научная дисциплина, изучающая напряженно деформированное состояние Грунтов, условия их прочности, давление на ограждения, устойчивость грунтовых массивов и др. В М. г. рассматривается зависимость механических свойств грунтов от их… …   Большая советская энциклопедия

  • Намывные грунты —         (a. hydraulically filled soils; н. Spulboden; ф. remblai hydraulique; и. suelos rellenados por hidromecanizacion, suelos rellenados por procedimiento hidraulico, terrenos rellenados por hidromecanizacion) уложенные способами… …   Геологическая энциклопедия

translate.academic.ru