一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置。外固結(jié)筒、內(nèi)固結(jié)筒嵌套固定于排水底座上，兩者夾持形成一個(gè)用于放置粘土空心圓柱試樣的圓環(huán)狀空間；圓環(huán)狀空間的上下兩個(gè)橫截面上分別設(shè)有圓環(huán)狀的上排水板和下排水板；圓環(huán)狀空間底部的排水底座上以及內(nèi)固結(jié)筒的筒壁上均設(shè)有若干個(gè)通孔；所述的壓力加載結(jié)構(gòu)的著力點(diǎn)位于上排水板上，用于對(duì)上排水板施加向下的壓力。本實(shí)用新型提供一種空心圓柱重塑粘土壓縮制樣的裝置，可一次性直接制作完成用于試驗(yàn)的不等向固結(jié)空心圓柱重塑粘土，無(wú)需試樣的二次制樣，可減小試樣的擾動(dòng)和浪費(fèi)，操作簡(jiǎn)單方便，提高空心圓柱重塑粘土制作效率。同時(shí)，采用重量加壓方式，無(wú)需消耗電能。
【專利說(shuō)明】
一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置法。
【背景技術(shù)】
[0002]空心圓柱扭剪儀可以對(duì)空心圓柱試樣施加獨(dú)立控制的軸力、扭矩和內(nèi)、外壓力，從而可以實(shí)現(xiàn)大主應(yīng)力方向旋轉(zhuǎn)等實(shí)際工程中常見(jiàn)的復(fù)雜應(yīng)力路徑，已在土工試驗(yàn)中得到較廣泛的應(yīng)用。目前空心圓柱重塑粘土試樣的制備主要采用真空固結(jié)預(yù)壓的方法制備成較大的方塊形(如專利號(hào)為200920106559.7的實(shí)用新型)或圓柱形重塑粘土塊(如專利號(hào)為201020558288.1的實(shí)用新型)再切削成空心圓柱試樣或直接真空預(yù)壓成空心圓柱形(如專利號(hào)為201410099598.4的發(fā)明專利)。對(duì)于較大的重塑粘土塊由于粘土的滲透性差，泥漿的排水路徑較難保證，制備的重塑土樣均勻性較難保證。真空壓力受真空栗功率的限制能施加的預(yù)壓壓力值范圍較小，真空度、密封性也較難保證，制備的重塑土樣含水率較高，強(qiáng)度較低，影響后期試驗(yàn)使用。真空預(yù)壓制備的試樣為等向固結(jié)試樣與實(shí)際工程中土體Ko不等向固結(jié)的受力狀態(tài)不同。而土工試驗(yàn)中一般需要更真實(shí)地模擬土體在實(shí)際工程中的受力狀態(tài)，目前急需一種能夠壓縮制備不等向固結(jié)粘土試樣的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有空心圓柱重塑粘土試樣制備技術(shù)中存在的問(wèn)題，并提供一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的具體技術(shù)方案如下:
[0005]室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，包括外固結(jié)筒、內(nèi)固結(jié)筒、排水底座、上排水板、下排水板和壓力加載結(jié)構(gòu);所述的外固結(jié)筒、內(nèi)固結(jié)筒嵌套固定于排水底座上，兩者夾持形成一個(gè)用于放置粘土空心圓柱試樣的圓環(huán)狀空間；圓環(huán)狀空間的上、下兩個(gè)橫截面上分別設(shè)有圓環(huán)狀的上排水板和下排水板；圓環(huán)狀空間底部的排水底座上以及內(nèi)固結(jié)筒的筒壁上均設(shè)有若干個(gè)通孔;所述的壓力加載結(jié)構(gòu)的著力點(diǎn)位于上排水板上，用于對(duì)上排水板施加向下的壓力。
[0006]上述裝置的基本原理是將粘土漿液灌注于外固結(jié)筒、內(nèi)固結(jié)筒夾持形成的圓環(huán)狀空間內(nèi)，并通過(guò)壓力加載結(jié)構(gòu)對(duì)漿液施壓，使其中的水分通過(guò)底座上以及內(nèi)固結(jié)筒筒壁上的通孔排出，實(shí)現(xiàn)粘土試樣的制備。
[0007]作為優(yōu)選，所述的壓力加載結(jié)構(gòu)由加載支架和加載砝碼組成，加載支架下部為若干條與上排水板相連的支撐桿，上部為用于放置加載砝碼的平臺(tái)。該裝置采用施加砝碼荷載的形式對(duì)置于兩層圓筒間的泥漿加壓排水固結(jié)直接制備成Ko不等向固結(jié)的空心圓柱重塑粘土試樣，不需要抽真空，因此不需要消耗電能。
[0008]作為優(yōu)選，所述的排水底座上設(shè)有一個(gè)圓環(huán)狀的固定卡槽，固定卡槽上設(shè)有若干個(gè)連接所述的圓環(huán)狀空間內(nèi)外兩側(cè)的通孔，用于排出圓環(huán)狀空間內(nèi)的水；固定卡槽的圓環(huán)外徑與外固結(jié)筒的內(nèi)徑一致，固定卡槽的內(nèi)徑與內(nèi)固結(jié)筒的外徑一致，外固結(jié)筒、內(nèi)固結(jié)筒通過(guò)螺紋可拆卸式固定于固定卡槽上?？刹鹦妒降脑O(shè)計(jì)使得各部件在使用完成后可直接拆卸，便于試樣的取出及裝置的清洗。
[0009]進(jìn)一步的，所述的固定卡槽上表面設(shè)有若干個(gè)螺孔，用于固定下排水板。
[0010]作為優(yōu)選，所述的外固結(jié)筒外側(cè)環(huán)繞有若干條外壁加強(qiáng)纖維，以增強(qiáng)外壁強(qiáng)度。
[0011]作為優(yōu)選，所述的內(nèi)固結(jié)筒底部的排水底座上設(shè)有通孔。該通孔可使排出的泥水順利流出裝置外，無(wú)需進(jìn)行抽吸。
[0012]作為優(yōu)選，所述的排水底座上的通孔均通過(guò)管道匯集至排水總管，且排水總管上設(shè)有閥門(mén)。排水總管可將泥水進(jìn)行統(tǒng)一收集并排放，保持試驗(yàn)場(chǎng)地整潔。
[0013]作為優(yōu)選，所述的內(nèi)固結(jié)筒外表面以及上排水板下表面和下排水板上表面均鋪有濾紙，用于分離泥水混合物。
[0014]作為優(yōu)選，所述的上排水板和加載支架在粘土空心圓柱試樣橫截面上產(chǎn)生的壓力為1kPaO
[0015]本實(shí)用新型提供一種空心圓柱重塑粘土壓縮制樣的裝置及其方法，可一次性直接制作完成用于試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)空心圓柱重塑粘土。且本裝置無(wú)需試樣的二次制樣，可減小試樣的擾動(dòng)和浪費(fèi)，提高空心圓柱重塑粘土制作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為一種空心圓柱重塑粘土壓縮制樣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的排水底座俯視圖。
[0018]圖中附圖標(biāo)記為:1、外固結(jié)筒；2、內(nèi)固結(jié)筒；3、排水底座；4、加載支架；5、上排水板;6、下排水板;7、外壁加強(qiáng)纖維;8加載砝碼;9、排水總管；10、試樣底部排水孔;11、下排水板固定螺栓孔;12、底座中心排水孔。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步闡述和說(shuō)明。本實(shí)用新型中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒(méi)有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。
[0020]如圖1所示，一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置。裝置的主體結(jié)構(gòu)包括外固結(jié)筒1、內(nèi)固結(jié)筒2、排水底座3、上排水板5、下排水板6和壓力加載結(jié)構(gòu)。壓力加載結(jié)構(gòu)可采用多種形式，只要其壓力的著力點(diǎn)位于上排水板5上，可對(duì)上排水板5施加向下的壓力即可。本實(shí)施方式中壓力加載結(jié)構(gòu)由加載支架4和加載砝碼8組成，加載支架4下部為若干條與支撐桿，上部為一個(gè)平臺(tái)。使用時(shí)，平臺(tái)上放置加載砝碼8，而支撐桿垂直架設(shè)于排水板5上。
[0021]排水底座3采用不銹鋼制成，厚5cm。外固結(jié)筒1、內(nèi)固結(jié)筒2嵌套固定于排水底座3上，兩者夾持形成一個(gè)用于放置粘土空心圓柱試樣的圓環(huán)狀空間。為了便于拆卸和清洗，本實(shí)施方式中將外固結(jié)筒1、內(nèi)固結(jié)筒2均設(shè)計(jì)為可拆卸式的固定。具體做法為:在排水底座3上固定一個(gè)水平截面為圓環(huán)狀、縱向截面為矩形的固定卡槽，固定卡槽上設(shè)有若干個(gè)連接所述的圓環(huán)狀空間內(nèi)側(cè)以及整個(gè)裝置外側(cè)的試樣底部排水孔10，孔徑5mm，用于排出圓環(huán)狀空間內(nèi)的水。固定卡槽的圓環(huán)外徑與外固結(jié)筒I的內(nèi)徑一致，固定卡槽的內(nèi)徑與內(nèi)固結(jié)筒2的外徑一致，外固結(jié)筒I的內(nèi)壁下部、內(nèi)固結(jié)筒2的外壁下部以及固定卡槽的內(nèi)外壁均設(shè)有相互匹配的螺紋，三者通過(guò)螺紋可拆卸式固定。固定卡槽上表面設(shè)有若干個(gè)下排水板固定螺栓孔11，排水板6通過(guò)螺絲固定于固定卡槽上。
[0022]圓環(huán)狀空間的上部及下部?jī)蓚€(gè)橫截面上分別設(shè)有圓環(huán)狀的上排水板5和下排水板6;上排水板5和下排水板6能夠基本覆蓋圓環(huán)狀空間的截面，兩者之間放置用于成型的泥漿。圓環(huán)狀空間底部的排水底座3上以及內(nèi)固結(jié)筒2的筒壁上都均勻開(kāi)設(shè)有若干排通孔，通孔應(yīng)在盡量布滿需要排水處。
[0023]為了進(jìn)一步加強(qiáng)強(qiáng)度，外固結(jié)筒I外側(cè)環(huán)繞有若干條外壁加強(qiáng)纖維7。
[0024]上述裝置在使用時(shí)，泥漿中的水會(huì)通過(guò)各處的通孔外流，其中一部分會(huì)聚集于內(nèi)固結(jié)筒2的內(nèi)部空間內(nèi)，因此需要在內(nèi)固結(jié)筒2底部的排水底座3上設(shè)置底座中心排水孔12，孔徑1mm。為了便于這些水的收集，排水底座3上的通孔均通過(guò)管道匯集至排水總管9，且排水總管9上設(shè)有閥門(mén)。
[0025]另外，泥水混合物受到擠壓時(shí)，會(huì)有部分溢出，因此需要在內(nèi)固結(jié)筒2外表面以及下排水板6上表面均鋪有濾紙，用于分離泥水混合物。
[0026]基于上述裝置的一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制樣方法，其主要技術(shù)步驟如下:
[0027]1、首先將土樣晾干，碾碎，過(guò)篩，烘干，按設(shè)計(jì)含水率稱取干土，量取無(wú)氣水混合后充分?jǐn)嚢杈鶆蛑苽涑傻哪酀{，靜置24小時(shí)。
[0028]2、先將下排水板6固定于排水底座3上，在所述下排水板6上放一層環(huán)形濾紙，再將外壁貼有濾紙層的內(nèi)固結(jié)筒2和內(nèi)壁涂有凡士林的外固結(jié)筒I分別通過(guò)螺紋固定于排水底座3上。
[0029]3)、根據(jù)所需制備試樣的含水率，并按大于試驗(yàn)所需試樣高度確定泥漿的高度，將靜置后的泥漿通過(guò)漏斗從圓環(huán)狀空間底部開(kāi)注入，泥漿由下往上逐漸注滿至預(yù)定高度，并記錄泥楽當(dāng)前高度；
[0030]4、在泥漿頂部放入環(huán)形濾紙，再將連接上排水板5的加載支架4置于泥漿頂部，按照設(shè)計(jì)固結(jié)壓力逐級(jí)增加砝碼，施加預(yù)壓力，并觀察試樣剛度變化。上排水板5和加載支架4在粘土空心圓柱試樣橫截面上產(chǎn)生的初始?jí)毫?yōu)選為lOkPa，利用砝碼可調(diào)節(jié)該壓力。
[0031]5、當(dāng)試樣高度在設(shè)計(jì)壓力下高度在24小時(shí)內(nèi)變化小于0.1mm時(shí)即認(rèn)為試樣制備完成。
[0032]6、逐步卸除砝碼8，加載支架，外固結(jié)筒I，內(nèi)固結(jié)筒2，最后取下試樣，完成制備過(guò)程。
[0033]7、按試驗(yàn)所需的試樣高度切除試樣頂部多余部分。
[0034]上述裝置和方法采用重力加壓方式制備空心圓柱重塑粘土試樣，無(wú)需采用其他動(dòng)力裝置，不需要消耗其他能源。
[0035]基于上述裝置和方法制備的空心圓柱重塑粘土試樣時(shí)，試樣受到內(nèi)、外固結(jié)筒的約束不產(chǎn)生水平向的固結(jié)變形，僅發(fā)生豎向的變形，試樣在豎向和水平向的受力狀態(tài)也不相同，即試樣為Ko固結(jié)狀態(tài)。因此相比采用抽真空預(yù)壓方法制備方法，試樣的受力狀態(tài)更符合實(shí)際環(huán)境中土體的受力狀態(tài)。
[0036]以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳的方案，然其并非用以限制本實(shí)用新型，凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于包括外固結(jié)筒(I)、內(nèi)固結(jié)筒(2)、排水底座(3)、上排水板(5)、下排水板(6)和壓力加載結(jié)構(gòu);所述的外固結(jié)筒(1)、內(nèi)固結(jié)筒(2)嵌套固定于排水底座(3)上，兩者夾持形成一個(gè)用于放置粘土空心圓柱試樣的圓環(huán)狀空間；圓環(huán)狀空間的上下兩個(gè)橫截面上分別設(shè)有圓環(huán)狀的上排水板(5)和下排水板(6);圓環(huán)狀空間底部的排水底座(3)上以及內(nèi)固結(jié)筒(2)的筒壁上均設(shè)有若干個(gè)通孔;所述的壓力加載結(jié)構(gòu)的著力點(diǎn)位于上排水板(5)上，用于對(duì)上排水板(5)施加向下的壓力。2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的壓力加載結(jié)構(gòu)由加載支架(4)和加載砝碼(8)組成，加載支架(4)下部為若干條與上排水板(5)相連的支撐桿，上部為用于放置加載砝碼(8)的平臺(tái)。3.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的排水底座(3)上設(shè)有一個(gè)圓環(huán)狀的固定卡槽，固定卡槽上設(shè)有若干個(gè)連接所述的圓環(huán)狀空間內(nèi)外兩側(cè)的通孔，用于排出圓環(huán)狀空間內(nèi)的水;固定卡槽的圓環(huán)外徑與外固結(jié)筒(I)的內(nèi)徑一致，固定卡槽的內(nèi)徑與內(nèi)固結(jié)筒(2)的外徑一致，外固結(jié)筒(I)、內(nèi)固結(jié)筒(2)通過(guò)螺紋可拆卸式固定于固定卡槽上。4.如權(quán)利要求3所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的固定卡槽上表面設(shè)有若干個(gè)螺孔，用于固定下排水板(6)。5.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的外固結(jié)筒(I)外側(cè)環(huán)繞有若干條外壁加強(qiáng)纖維(7)。6.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的內(nèi)固結(jié)筒(2)底部的排水底座(3)上設(shè)有通孔。7.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的排水底座(3)上的通孔均通過(guò)管道匯集至排水總管(9)，且排水總管(9)上設(shè)有閥門(mén)。8.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的內(nèi)固結(jié)筒(2)外表面、上排水板(5)下表面以及下排水板(6)上表面均鋪有濾紙，用于分離泥水混合物。9.如權(quán)利要求2所述的室內(nèi)空心圓柱重塑粘土試樣壓縮制備裝置，其特征在于所述的上排水板(5)和加載支架(4)在粘土空心圓柱試樣橫截面上產(chǎn)生的壓力為lOkPa。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK205426613SQ201620218664
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】嚴(yán)佳佳, 董梅, 洪義, 傅了, 傅了一, 王寶峰
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)