[發明專利]一種飽和黏土的真空制樣裝置及其制樣方法

有效

• 申請號: 201410035221.2
• 申請日: 2014-01-25
• 公開（公告）號: CN103776677A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 齊劍峰;羅會來;賀可強
• 申請（專利權）人: 石家莊經濟學院
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 楊欽祥

技術領域

本發明涉及一種土工實驗技術，尤其涉及一種室內飽和黏土試樣的制備裝置及其方法。

背景技術

飽和黏土在環境變化和外荷載作用下的響應所導致的工程問題非常突出，通過試驗研究、合理確定飽和黏土的變形與強度特性及其工程參數是黏土地基上工程建設中的關鍵問題之一。通常獲取原狀黏土試樣花費較大，而且在土工試驗與分析中存在許多問題，主要是土樣成份不均一，可比較性差，而且一般很難得到飽和土樣，試驗時需要對試樣進行真空處理使其飽和，經過如此處理的試樣很難反映實際，而對于實際的非飽和土樣目前無論在實驗技術還是計算理論方面尚處于探索階段。因此，對利用實驗室試樣制備技術人工制備的土樣進行試驗研究，是目前探索飽和黏土的變形與強度特性的一種途徑。

目前所采用的飽和黏土制樣技術主要有兩種：（1）泥漿加壓固結制樣法：該方法通過空氣壓力機施加壓力，使土樣進行固結，排水一直持續74hr，然后擠壓到薄壁不銹鋼桶中，通過蠟封保持含水率儲藏。所采用的這種制樣方法主要存在以下缺點：①?加荷裝備比較笨重，而且不能制備體積較大的土樣，否則不能保證固結的均勻性。②?操作比較復雜，操作中進入泥漿的氣泡不易排出，土樣的飽和程度不易滿足要求。（2）真空預壓制樣法：《水運工程》1997年第12期文獻《室內真空預壓制備土樣的技術及應用》中閆澍旺等設計了室內真空預壓粘土制樣方法，其優點是，與泥漿加壓固結法相比，固結時間縮短，能夠制備比較均勻樣品，泥漿中氣體相對容易抽出。而其缺點是，①?由于真空度約80kPa，泥漿中的氣體難以完全抽出，所制成土樣的飽和程度不高；②?抽吸設備僅安置在泥漿上部，不能制備厚度較大的土樣，否則土樣固結將不均勻，而且制樣過程中停泵，泥漿中的水下滲至底部，容易造成土樣含水率差別較大。③所制備的土樣不能在實驗機上直接使用，需采用取土器取樣而造成擾動。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種結構輕巧、操作方便、制樣歷時短、飽和程度高且能夠重復利用的飽和黏土的真空制樣裝置。

本發明還提供了一種采用上述制樣裝置進行制樣的方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種飽和黏土的真空制樣裝置，其關鍵技術在于：其包括制樣器以及至少一套抽真空裝置；所述抽真空裝置包括蓄水槽和真空泵，所述真空泵經壓力管與蓄水槽連通，所述蓄水槽經壓力管與制樣器連通；?

所述制樣器為一雙層筒體結構，其包括外壁、與外壁為一體結構的內壁以及密封蓋，所述外壁與內壁之間形成的空腔為反濾層空腔，由內壁圍成的空腔為土樣腔，所述土樣腔的上部設有可移動的密封活塞，所述內壁的中下部設有濾水孔；

所述反濾層空腔內設有反濾層，在反濾層空腔內設有至少3套濾水管，所述濾水管經壓力管與濾水槽連通，所述濾水管上設有多個圓孔；

所述蓄水槽上設有真空表，所述制樣器上面設有閥門。

優選的，所述反濾層由內層和外層構成，內層為直徑1~2mm的粗砂，1~1.5mm和1.5~2mm粗砂的質量比為2：1；外層為直徑2~3mm的礫石，2~2.5mm和2.5~3mm礫石的質量比為1：1。

優選的，所述濾水管環繞內壁、且緊貼外壁從上到下設置3套。上、中、下三套濾水管距密封蓋的距離分別為150㎜、75㎜、0㎜；

所述濾水管為PVC管或鋼管，直徑為20mm，所述圓孔的直徑為1mm，所述圓孔沿管長方向間距為10mm，環向間隔角度為45°。

優選的，所述抽真空裝置設置2套，3套濾水管兩側各借助一個四通分別與蓄水槽經帶閥門的壓力管連通。

優選的，所述濾水孔為均勻分布的直徑0.8mm的圓孔，濾水孔沿土樣腔的高度方向間距為2.0mm，環向間隔角度為15°。

本發明的飽和黏土制樣方法借助以上所述的制樣裝置來完成，該制樣方法包括以下步驟：

?(1)?配制泥漿

配制的泥漿的含水率在液限的1.2~2.5倍，取研究區黏土或人工配制黏土，將其烘干、碾碎后，過1mm的土工篩，去除顆粒較大的石子、樹根等雜物，加一定量的水浸泡3~5天后，用攪拌機攪拌均勻，配制成含水率合適的泥漿；

加水質量的計算方法按式：???????????????????????????????????????????????計算，

式中m_w-為加水的質量；m_s-為烘干土的質量；w_L-為黏土的液限；

(2)?連接管路