[發明專利]用于三軸重塑土制樣的真空試驗裝置

有效

• 申請號: 201710649948.3
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107607385B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 王建秀;趙宇;劉笑天;宋東升;徐娜;崔韜
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/28
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明提供一種用于三軸重塑土制樣的真空試驗裝置，涉及巖土工程室內試驗技術領域。所述裝置包括土樣制作設備、加壓系統、振動系統及排水系統。土樣制作設備用于制作試樣；加壓系統包括抽真空設備和帶孔活塞，抽真空設備用于產生真空負壓，帶孔活塞用于向土樣施加豎向壓力；振動系統用于加速土樣的固結；排水系統用于排出制樣時產生的多余的水。本發明提供的方案有益效果在于：采用真空預壓，使土樣固結而不破壞土樣顆粒原有結構；加入適量水且最后從頂端排出，可使試樣孔隙在排出空氣后一直被水充填，并使試樣保持飽和；即能夠制出保持土樣顆粒原有結構的標準規格的重塑土飽和試樣；使試樣符合室內三軸壓縮試驗要求，有效提高室內土工試驗的效率。

技術領域

本發明屬于巖土工程室內試驗技術領域，尤其是涉及一種用于三軸重塑土制樣的真空試驗裝置。

背景技術

近年來，隨著我國基礎設施大規模建設的逐步推進，巖土工程技術領域面臨著新的發展和挑戰。其中，土體在地震、交通荷載等復雜動力作用下的力學響應特性，常常需要開展室內土工試驗研究，如三軸試驗。原狀土樣具有原位應力狀態和原始結構，可用于研究土體的強度與變形等原生各向異性規律，但原狀土樣取樣花費較大，保存較困難，難以確保所取試樣的均勻性和可對比性，而且一般很難取得飽和試樣，而經過處理的試樣很難反應實際，不利于土體次生各向異性的研究，故采用性質均一的重塑土進行室內試驗研究是研究上述應力路徑下土體的一種重要技術手段。以往室內制備重塑土試樣的方法主要有擊實法和固結法，然而，由于孔隙中氣體的存在、加壓方式以及排水方式的不同，目前尚無一款試驗裝置能夠制出用于三軸試驗的保有土樣顆粒原有結構的重塑土飽和試樣。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有技術的不足，提供一種用于三軸重塑土制樣的真空試驗裝置。

為實現上述目標，本發明提供了如下技術方案:

一種用于三軸重塑土制樣的真空試驗裝置，包括土樣制作設備、加壓系統、振動系統及排水系統；

所述土樣制作設備用于制作重塑土飽和試樣；

所述加壓系統用于在制樣時產生真空負壓，并向土樣施加豎向壓力；

所述振動系統用于在制樣時加速土樣的固結；

所述排水系統用于排出制樣時產生的多余的水。

其中，所述加壓系統包括抽真空設備，所述抽真空設備包括壓力室、真空泵和壓力表；所述壓力室包括鋼柱、高強度鋼化玻璃、頂蓋和底座；所述壓力室的側面外層為鋼柱，內層為圓柱形的高強度鋼化玻璃；所述高強度鋼化玻璃的兩側面分別設有圓形排氣孔，所述圓形排氣孔分別通過帶排氣閥的排氣管各自連接一個真空泵，兩個真空泵分別位于壓力室的左右兩側，用于抽出壓力室中的空氣，產生真空負壓；鋼柱設置在底座上，并用于支撐頂蓋；頂蓋可拆卸，且其上設有兩個圓形開孔分別用于穿越另一排氣管和連接位于頂蓋上方的壓力表，所述另一排氣管的外端與另一真空泵連接。

其中，所述土樣制作設備包括承膜筒、橡皮膜和密封圈；所述承膜筒是鋼制的圓柱形金屬筒，其直徑與標準試樣相匹配，高度略高于標準試樣；所述橡皮膜緊貼承膜筒內壁，所述密封圈用于將橡皮膜的下部箍緊于所述底座頂部；承膜筒右側設有一圓形開孔用于連接所述另一排氣管的內端，并通過所述另一排氣管連接所述另一真空泵，以便吸走橡皮膜與承膜筒之間的空氣。

進一步，所述加壓系統還包括帶孔活塞，所述帶孔活塞由不銹鋼金屬制成，其直徑略小于承膜筒直徑，且其上設置有沿圓周成圓形分布的圓孔，所述圓孔用于排出土樣中的氣體和多余的水；在橡皮膜內放置土樣和水后，所述帶孔活塞置于土樣之上用于壓密土樣。

優選的，所述帶孔活塞的頂端中部設置有一半圓環連接細線，以方便分期制樣再次加入土樣時取出帶孔活塞。

其中，所述振動系統包括設置于所述承膜筒兩側的兩個微型激振器，其用于加速土樣的固結。