[發明專利]初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備及制樣方法

在審

• 申請號: 202010746995.1
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111707521A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張亞國;李紀恒;翟張輝;李同錄;黃沛
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，其特征在于，包括反力底座(1)、筒體和壓力板(4)，所述反力底座(1)上安裝有用于對壓力板(4)施加壓力的加壓裝置，所述制樣筒(2)固定在反力架底座(1)上，所述筒體包括制樣筒(2)和固定在制樣筒(2)上的輔助筒(3)，制樣時，加壓裝置通過壓力板(4)向筒體中的重塑黃土施加壓力；

所述反力架底座(1)上端開設有凹槽，所述凹槽用于放置第一透水石(71)或墊板，所述制樣筒(2)位于凹槽上，所述凹槽側壁開設有第一導流槽，第一導流槽的出口處安裝有第一排水開關(81)；所述壓力板(4)下端設置有第二透水石(72)或墊板，所述壓力板(4)上開設有第二導流槽，第二導流槽的出口處安裝有第一排水開關(81)。

2.根據權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，其特征在于，所述制樣筒(2)和輔助筒(3)之間均設置有密封圈。

3.根據權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，其特征在于，所述壓力板(4)上端設置有鋼珠(10)，所述加壓裝置的施壓端安裝有輔助件，所述輔助件下端開設有半球形壓力槽，所述壓力槽用于容置所述鋼珠(10)的頂部。

4.根據權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，其特征在于，所述制樣筒(2)和輔助筒(3)均由有機透明玻璃制成。

5.根據權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，其特征在于，制樣筒(2)和輔助筒(3)內徑均為300mm-350mm，制樣筒(2)高200-250mm，輔助筒(3)高50mm-100mm。

6.根據權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，其特征在于，所述反力底座(1)上固定有反力柱(5)，所述反力柱(5)上部設置有外螺紋，所述反力柱(5)上部和反力梁(17)螺紋連接，所述加壓裝置安裝在反力梁(17)上。

7.根據權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，其特征在于，所述加壓裝置為伺服千斤頂。

8.一種基于權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備的制樣方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、取質量為m的烘干后的重塑黃土，m＝ρ_d×V，ρ_d為目標重塑黃土樣的干密度為ρ_d，V為制樣筒(2)的體積；

步驟2、根據m_水＝m×ω％計算出所需添加蒸餾水的質量，配制含水率為ω％的黃土重塑樣；

步驟3、將步驟2配制好的重塑黃土密封后放入保濕器靜置，使重塑黃土中的水分分布均勻；

步驟4、將靜置后的重塑黃土分成N份，每一份質量為

步驟5、制樣，包括以下步驟：

步驟5.1、將第一墊板放入反壓底座(1)的凹槽中，關閉第一排水開關(81)；將一份重塑黃土放入制樣筒(2)內，然后將第二墊板放置于制樣筒(2)內的重塑黃土(11)上，再將壓力板(4)放置于第二墊板上，啟動加壓裝置，使加壓裝置通過壓力板(4)對重塑黃土(11)施加壓力，直至重塑黃土(11)被壓到制樣筒(2)的N分之一處，復位加壓裝置；將重塑黃土(11)表面刮毛；

步驟5.2、依次將剩下的N-1份重塑黃土加入筒體中，并壓實至N分之M處，M為已經放入筒體中的重塑黃土的份數，最后一份重塑黃土放入后將重塑黃土(11)壓密到制樣筒(2)的頂部處，此時，制樣筒(2)中的黃土即為目標黃土樣。

9.一種基于根據權利要求1所述的一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備的制樣方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、取質量為m的烘干后的重塑黃土，m＝ρ_d×V，ρ_d為目標重塑黃土樣的干密度為ρ_d，V為制樣筒(2)的體積；

步驟2、根據m_水＝m×ω％計算出所需添加蒸餾水的質量，配制含水率為ω％的黃土重塑樣；

步驟3、將步驟2配制好的重塑黃土密封后放入保濕器靜置，使重塑黃土中的水分分布均勻；

步驟4、將靜置后的重塑黃土分成N份，每一份質量為

步驟5、制樣，包括以下步驟：

步驟5.1、將第一透水石(71)放入反壓底座(1)的凹槽中，打開第一排水開關(81)，將量筒放在第一排水開關(81)出口處；

步驟5.2、將一份重塑黃土放入制樣筒(2)內，然后將第二透水石放置于制樣筒(2)內的重塑黃土(11)上，并把壓力板(4)上的第二排水開關(82)打開，再將壓力板(4)放置于第而透水石(72)上，啟動加壓裝置，使加壓裝置通過壓力板(4)對重塑黃土(11)施加壓力，直至重塑黃土(11)被壓到制樣筒(2)的N分之一處，收集第一排水開關(81)和第一排水開關(81)排出的水，復位加壓裝置，將重塑黃土(11)表面刮毛；

步驟5.2、依次將剩下的N-1份重塑黃土加入筒體中，并壓實至N分之M處，M為已經放入筒體中的重塑黃土的份數，并收集第一排水開關(81)和第一排水開關(81)排出的水，最后一份重塑黃土放入后將重塑黃土(11)壓密到制樣筒(2)的頂部處，此時，制樣筒(2)中的黃土即為目標黃土樣。