[發(fā)明專(zhuān)利]凍結(jié)粘土空心圓柱試樣制樣裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510399623.5
• 申請(qǐng)日: 2015-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105181404B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王大雁;郭妍;馬巍;王永濤;穆彥虎;雷樂(lè)樂(lè)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/28
• 代理公司: 蘭州中科華西專(zhuān)利代理有限公司62002
• 代理人: 馬正良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種凍結(jié)粘土空心圓柱試樣制樣裝置。利用此裝置，可制備飽和粘土空心試樣，為進(jìn)一步研究?jī)鼋Y(jié)粘土在復(fù)雜應(yīng)力路徑條件下的力學(xué)性質(zhì)提供技術(shù)支持。

背景技術(shù)

空心圓柱試驗(yàn)是研究復(fù)雜應(yīng)力路徑條件下土的力學(xué)性質(zhì)較為理想的支撐手段。空心圓柱試驗(yàn)因受壓力室溫度調(diào)控技術(shù)以及空心圓柱凍土試樣制樣技術(shù)的限制，一直是制約我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)凍土力學(xué)性質(zhì)的瓶頸。目前在凍土力學(xué)研究領(lǐng)域還沒(méi)有開(kāi)展通過(guò)空心圓柱試驗(yàn)研究?jī)鐾恋牧W(xué)性質(zhì)的工作。在未凍土研究中，常將土樣分層裝入承膜筒中，并分層擊實(shí)至一定密度，然后對(duì)空心土柱進(jìn)行反壓飽和，使其達(dá)到某一密度下的飽和含水量。由于砂土滲透性較大，反壓飽和較為容易，所以這一制樣方法是完全可行的。但對(duì)于顆粒較為細(xì)密的粘土來(lái)說(shuō)，由于其滲透性很差，所以反壓飽和非常不易，即使在高壓作用下對(duì)土樣進(jìn)行反壓飽和，水分在土樣中也不能完全分布均勻，當(dāng)土樣凍結(jié)后將產(chǎn)生不均勻凍脹變形而無(wú)法進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。為此，我們研發(fā)了凍土空心圓柱儀來(lái)研究復(fù)雜應(yīng)力路徑條件下凍土的力學(xué)性質(zhì)，而制備空心圓柱試樣是順利開(kāi)展凍土空心圓柱試驗(yàn)，從而認(rèn)識(shí)凍土力學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于制備粘土空心圓柱試樣的制樣裝置。利用本裝置，制出的粘土試樣干密度和含水率均勻、脫模容易、且操作簡(jiǎn)單，并能與試驗(yàn)機(jī)加載系統(tǒng)密切配合，為下一步開(kāi)展復(fù)雜應(yīng)力路徑條件下凍土的力學(xué)性質(zhì)奠定良好的基礎(chǔ)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種粘土空心圓柱試樣制樣裝置，是由加力桿、 不銹鋼三瓣外筒、內(nèi)筒帽、 緊箍圈、帶齒的上壓頭、 固定螺絲、抽板、不銹鋼二瓣內(nèi)筒、帶掛耳的緊箍圈、空心圓柱粘土試樣 、 帶齒的下壓頭、 固定支架的螺栓、 支架、 下底座構(gòu)成。加力桿斷面呈“∏”狀，內(nèi)置有不銹鋼三瓣外筒，不銹鋼三瓣外筒內(nèi)套有不銹鋼對(duì)瓣內(nèi)筒，不銹鋼二瓣內(nèi)筒穿過(guò)帶齒的上壓頭抵達(dá)帶齒的下壓頭，內(nèi)筒帽置于不銹鋼二瓣內(nèi)筒的頂端，不銹鋼二瓣內(nèi)筒中間嵌入有一個(gè)外為長(zhǎng)方形內(nèi)為帶弓的抽板，將帶齒的上壓頭和帶齒的下壓頭隔開(kāi)，不銹鋼三瓣外筒與不銹鋼二瓣內(nèi)筒之間是空心圓柱粘土試樣，不銹鋼三瓣外筒的上部設(shè)置緊箍圈，用固定螺絲緊固，中部設(shè)置帶掛耳的緊箍圈，與一個(gè)不銹鋼支架相連接，用固定支架的螺栓緊固，下底座與制樣裝置的底部接觸。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是：

1、本發(fā)明的內(nèi)筒由兩個(gè)對(duì)開(kāi)的抽板對(duì)接，在脫模時(shí)，將抽板抽取掉，不僅可以降低在壓樣時(shí)內(nèi)膜筒與土樣之間產(chǎn)生的擠壓力，使脫去試樣內(nèi)膜較為省力、方便，而且可以保證試樣內(nèi)壁的光滑度；

2、本發(fā)明的外筒由三瓣不銹鋼體對(duì)接，并由緊箍圈將其固定。不僅保證所制備試樣的完整性，而且能夠使試樣脫模更加容易；

4、位于不銹鋼三瓣外筒中部的緊箍圈有一掛耳，不僅可以緊箍不銹鋼三瓣外筒，而且與支架相接，以此掛耳為軸，翻轉(zhuǎn)制樣筒，可以在制樣筒兩頭加載，保證試樣的均勻性，省力、方便；

4、空心圓柱試樣居于不銹鋼三瓣外筒與不銹鋼對(duì)瓣內(nèi)筒、帶齒的上壓頭與帶齒的下壓頭之間。在進(jìn)行扭剪試驗(yàn)時(shí)，保持空心試樣與底座不脫離，能夠制成干密度、含水率分布均勻，初始損傷較小、上下表面都是齒狀的飽和空心圓柱粘土試樣；

5、此制樣裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，試樣脫模輕松、且不會(huì)破壞試樣的外部結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明的凍結(jié)粘土空心圓柱試樣制樣裝置縱剖面圖；

圖2為本發(fā)明的凍結(jié)粘土空心圓柱試樣制樣裝置側(cè)剖面圖；

圖3為本發(fā)明的凍結(jié)粘土空心圓柱試樣制樣裝置俯視圖；

圖4為本發(fā)明的凍結(jié)粘土空心圓柱試樣制樣裝置底座；

圖5為本發(fā)明的凍結(jié)粘土空心圓柱試樣制樣裝置上下壓頭結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案再做進(jìn)一步的詳述：