[發明專利]一種標準重塑土樣雙向壓樣裝置及方法

有效

• 申請號: 201910948546.2
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110567778B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 馬文國;張剛;楊有貞;張帆宇
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種標準重塑土樣雙向壓樣裝置，包括底座(2)與上部固定平臺(1)，其特征在于，所述底座(2)與上部固定平臺(1)之間由反力架(3)連接，所述上部固定平臺(1)的中心處設置有豎直向下的上電動推桿(5)，所述底座(2)的中心處設置有豎直向上的下電動推桿(6)，所述上電動推桿(5)與下電動推桿(6)上下正對，所述上部固定平臺(1)上設置有上電動推桿適配器(7)、上電動推桿開關與速度控制器(8)、上部24V直流電機(11)，所述上電動推桿開關與速度控制器(8)用于控制上電動推桿(5)的啟停與快慢，所述上電動推桿適配器(7)用于匹配上電動推桿(5)上部24V直流電機(11)的電壓，所述上部24V直流電機(11)為上電動推桿(5)提供下行動力，所述底座(2)上設置有下電動推桿適配器(9)、下電動推桿開關與速度控制器(10)、下部24V直流電機(12)，所述下電動推桿開關與速度控制器(10)用于控制下電動推桿(6)的啟停與快慢，所述下電動推桿適配器(9)用于匹配下電動推桿(6)下部24V直流電機(12)的電壓，所述下部24V直流電機(12)為下電動推桿(6)提供上行動力，所述反力架(3)的中間部位設置有與上部固定平臺(1)平行的制樣筒固定平臺(15)，所述制樣筒固定平臺(15)上固定裝有不銹鋼制樣筒(4)，所述不銹鋼制樣筒(4)的上部設置有上限位梯形堵頭(14)，所述不銹鋼制樣筒(4)的下部設置有下限位梯形堵頭(16)；

所述不銹鋼制樣筒(4)由上套筒(41)與下套筒(42)組合而成，所述下套筒(42)的外徑大于上套筒(41)的外徑，所述上套筒(41)與下套筒(42)設置有相同的內徑，所述上套筒(41)的下部設置有螺紋(43)，所述制樣筒固定平臺(15)上開有與上套筒(41)外徑相同的圓孔，所述不銹鋼制樣筒(4)的上套筒(41)由制樣筒固定平臺(15)的下方穿過制樣筒固定平臺(15)上的圓孔，之后不銹鋼制樣筒(4)的上套筒(41)由與螺紋(43)相匹配的螺母(13)緊固在制樣筒固定平臺(15)上；

所述上電動推桿(5)、下電動推桿(6)、不銹鋼制樣筒(4)、上限位梯形堵頭(14)、下限位梯形堵頭(16)的幾何中心位于同一豎直線上；

所述不銹鋼制樣筒(4)內土樣與上限位梯形堵頭(14)、下限位梯形堵頭(16)之間均設置有濾紙，濾紙的直徑為：50mm；

所述上限位梯形堵頭(14)、下限位梯形堵頭(16)由實心圓柱形底座和圓柱體組成，所述圓柱形底座的直徑大于圓柱體的直徑3mm，圓柱體的直徑為49.8mm，長度為50mm；所述不銹鋼制樣筒的高度為200mm；

所述上電動推桿開關與速度控制器(8)和下電動推桿開關與速度控制器(10)調節上電動推桿(5)與下電動推桿(6)的推動速度，速度的控制范圍為：0.5mm-3mm/s之間。

2.根據權利要求1所述的一種標準重塑土樣雙向壓樣裝置，其特征在于，所述不銹鋼制樣筒(4)內壁在磨床上進行磨光處理。

3.一種標準重塑土樣雙向壓樣方法，采用權利要求1所述的一種標準重塑土樣雙向壓樣裝置，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將塑限含水率附近的黏土或粉土過1mm的篩子或干燥后進行粉碎處理，消除土壤的初始各向異性；

(2)使用烘干法測量土壤的含水率ω，之后根據公式ρ_d＝m/(V+Vω)所需要的干密度和含水率計算需要填裝重塑土的質量m，其中，ρ_d是標準土樣的干密度，m是土樣的總質量，V是土樣總體積；

(3)調整下電動推桿(6)使下限位梯形堵頭(16)的頂部剛好進入不銹鋼制樣筒(4)中，在進入不銹鋼制樣筒(4)中時，在下限位梯形堵頭(16)頂部放置直徑50mm的濾紙；

(4)將稱重質量為m的土樣一次性裝入直徑50mm和高度200mm的不銹鋼制樣筒(4)中，估算填土的初始體積與不銹鋼制樣筒(4)的容積的差值，根據實際情況在一次性填裝不完時，使用細鐵絲進行輕微密實，直到裝平至不銹鋼制樣筒(4)上沿口；

(5)裝完重塑土后在其上表面放置直徑50mm濾紙，然后將上限位梯形堵頭(14)放置在上面；

(6)調整上電動推桿(5)，使其和上限位梯形堵頭(14)剛好接觸，調整上電動推桿開關與速度控制器(8)和下電動推桿開關與速度控制器(10)，使得壓縮土樣前上電動推桿(5)和下電動推桿(6)的空載速率為0.5mm/s，并標記此速度對應開關與速度控制器旋鈕的位置；

(7)上電動推桿(5)和下電動推桿(6)以相同的速度推動上限位梯形堵頭和下限位梯形堵頭，直到完全卡在不銹鋼制樣筒(4)沿口處，電機負荷突然增大，電機自動停止工作，使土樣固結30分鐘；

(8)調整上電動推桿(5)使其回到原始狀態，取下上限位梯形堵頭(14)，調整下電動推桿，取下下限位梯形堵頭(16)，將直徑49.8mm和高度50mm的拋光圓柱體從下部放入不銹鋼制樣筒(4)中，然后調整下電動推桿(6)使其和圓柱體接觸并一起向上運動，下電動推桿(6)的速度控制在0.5mm/s，從不銹鋼制樣筒(4)中推出土樣，看見土樣底部時停止下電動推桿(6)，取出土樣，恢復設備至初始狀態即可制備下一個土樣，標準土樣密度均勻，干擾極小。