[發明專利]一種疊置型土樣制備裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201711410328.0
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN107860627B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 魏建東;劉忠玉
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及土工實驗研究領域，特別涉及一種疊置型土樣制備裝置及其使用方法。

背景技術

在飽和黏性土地區進行基礎工程施工時，地基或路基常常出現較大的沉降。為了研究及控制地基或路基的沉降，需要對飽和黏性土地區的地基土或路基土的流變特性和滲透特性進行試驗研究。飽和原狀黏性土試樣常常不易獲得，試驗研究以室內試驗為主，且多以飽和重塑黏性土試樣為研究對象。目前，制備飽和重塑黏性土試樣的方法有擊實法和泥漿固結法。由于擊實法制備的試樣常常出現分層現象，密實度不夠均勻，制備出的環刀試樣還需要在飽和器中飽和，制備試樣流程復雜，耗時較長，目前使用較少。泥漿固結法主要靠靜力加載，能較好地模擬天然土體在自重等長期荷載作用下的固結過程，可得到不同孔隙比的飽和黏性土試樣，制備的試樣密實度均勻，被廣泛應用。泥漿固結法制備試樣時使用固結筒，在試樣達到所需要的孔隙比后，需要將制備的土樣從固結筒中推出，這將會對土樣造成一次擾動；隨后再用環刀取樣，土樣又容易產生擠壓變形；也可能使部分土樣與環刀內壁不能緊密接觸。這些因素都會對試驗結果造成很大的影響，亟待對現有裝置進行改進。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的不足和問題，提供了一種疊置型土樣制備裝置及其使用方法。

本發明提供的疊置型土樣制備裝置及其使用方法，由多個基本單元組成，標準的基本單元從下到上依次由支承環、透水石、環刀、墊環構成，最底部的基本單元無支承環，所有的基本單元通過支撐桿相串聯，并放置在水槽內，水槽中的水淹沒加壓板上表面；墊環的材質為橡膠，且內置有鋼絲環，墊環內從下到上，各鋼絲環的直徑先減小再增大；傳力桿的下端接觸加壓板上表面，傳力桿的上端與可通過旋轉加力的手柄相連。在試樣的制備過程中，泥漿始終處于飽和狀態，可以得到飽和重塑黏性土環刀試樣。環刀的底部隔一張濾紙放置在透水石上，最終只需用刮土刀修整環刀的上端，簡化了環刀試樣的制作。該裝置可一次制備多個滿足要求的飽和重塑黏性土環刀試樣。本發明中的墊環內配置有數根鋼絲環，可保證在壓力的作用下，墊環內的泥漿體不發生大的橫向變形；墊環斜面端的傾斜方向與環刀的上端傾斜面相對應，使墊環具有較大的豎向變位能力，墊環內的不同直徑的鋼絲環的排列，可確保鋼絲環的加入，不增加橡膠體豎向的剛度，從而使墊環不會消耗過大的壓力，保證壓力基本上在泥漿中傳遞，從而使最終得到的各環刀試樣具有基本相同的孔隙比。

優選地，底座板上有帶內螺紋的支撐桿固定槽，支撐桿下端有相應的外螺紋，支撐桿與底座板采用螺紋連接，確保支撐桿與底座板牢固連接。

優選地，所述加壓板上表面中間有球面形的承力槽，傳力桿下端有相應的球形凸起，球形凸起對應的半徑小于承力槽對應的半徑。

優選地，支承環上過桿孔的內徑比支撐桿的外徑大0.1毫米。如此小的間隙，可使支承環與支撐桿接觸密貼，確保各基本單元的橫向穩定性。

優選地，所述的透水石的外徑比支承環的內徑小0.05毫米，可確保泥漿中的小顆粒，不會從透水石與支承環的間隙內漏出。

優選地，所述的墊環高10毫米。該高度可確保有足夠的泥漿滿足制作環刀試樣需要。

優選地，所述的環刀內徑61.8毫米、壁厚1.6毫米。

優選地，所述的橫梁上有穿過支撐桿的孔，中部有帶內螺紋的豎孔，傳力桿有相應的外螺紋。通過調整施加的壓力大小，可制備不同密實度的環刀試樣。

優選地，所述的水槽、底座板、支撐桿、支承環、環刀、加壓板、傳力桿的材質為不銹鋼。保證所得到的試樣不被鐵銹污染，也為了增加該裝置的使用壽命。

采用該土樣制備裝置制備土樣的方法，包括以下步驟：

1): 準備數個環刀，在環刀內表面涂抹一層凡士林；

2): 將各支撐桿旋入底座板上的支撐桿固定槽；

3): 在各支撐桿之間，對稱地放置一塊透水石，把一張濾紙放置在透水石上表面，取一個環刀，端面平整的一端放置在濾紙上，在上端放置一個墊環，墊環有斜面的一端與環刀的上端相對；

4): 向環刀和墊環形成的內腔緩慢倒入調制均勻的泥漿，至泥漿上表面凸起，即將溢出，上置一張濾紙；

5): 取一個支承環，使其過桿孔穿在支撐桿上，支承環對稱地壓在墊環上表面；

6): 按步驟3)到步驟5)循環安裝其他基本單元；

7): 在完成最后一個基本單元后，將泥漿刮平，放置一張濾紙，再上壓一塊透水石，隨后放置加壓板；