[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

本發明公開了一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備及方法，所述制樣設備包括反力底座、筒體和壓力板，所述反力底座上安裝有用于對壓力板施加壓力的加壓裝置，所述制樣筒固定在反力架底座上，所述筒體包括制樣筒和固定在制樣筒上的輔助筒，制樣時，加壓裝置通過壓力板向筒體中的重塑黃土施加壓力。通過制樣筒和輔助筒的組合，在制樣過程中，可根據制樣筒的體積提前計算需要的重塑黃土樣，所以當利用該計算后的質量進行制樣時，相當于質量和體積已知，進而使干密度ρ_d和含水率ω可控。

技術領域

本發明屬于巖土工程學科土性測試技術領域，具體涉及一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備及方法。

背景技術

中國重塑黃土高原溝壑縱橫，隨著城鎮化的發展，對部分地區進行了平山造城的重塑黃土工程。在用重塑黃土進行回填時，強烈地擾動了重塑黃土的原始結構，再造了場地工程地質與水文地質條件。因此在外載下容易導致地基土體大范圍濕陷、不均勻沉降，引起建筑物開裂，甚至地基失效，建筑物倒塌，進而釀成災難。因而對重塑的重塑黃土進行土工試驗，得出其基本物理指標及強度變形規律，進而運用于重塑黃土填方區的工程建設，具有重要的實際意義。

目前，已有的大型土柱(直徑為環刀直徑的25-30倍，高為環刀高度的3-5倍)制樣設備中，沒有用于控制和測量制樣過程中排出的水的裝置，以及體積確定的制樣容積，黃土重塑樣的干密度和含水率等初始條件無法控制，且試驗中黃土重塑樣的制備不均勻，這使得試驗結果的可靠性難以保證。

而室內土工試驗中，用小型環刀所制重塑黃土樣尺寸較小，由于重塑黃土各向異性顯著，因而無法保證制備的同一批試樣物理指標一致性，使得試驗結果受到尺寸效應影響；另外由于試樣尺寸小，環刀邊界效應也進一步影響試驗結果。再者，由于環刀側邊不透明，無法觀察所制備重塑樣的完整性；最后，用環刀制樣時沒有配套的反力裝置，在制備干密度較大的重塑黃土樣時比較困難。

綜上所述，目前黃土重塑樣制備是存在的弊端如下：①大土柱試驗中，試樣制備過程中不能控制干密度和含水率等初始條件；②環刀制備黃土重塑樣受邊界效應和尺寸效應影響較大；③由于環刀是不透明的，故不能控制所制作的黃土重塑樣是否均勻、完整。④難以制備干密度較大的黃土重塑樣。

發明內容

本發明提供了一種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，以克服了現有大型土柱試驗不能控制初始條件，難以均勻制樣的問題。

為達到上述目的，本發明所述一種初始條件可控的大型圓柱黃土重塑樣制樣設備，包括反力底座、筒體和壓力板，所述反力底座上安裝有用于對壓力板施加壓力的加壓裝置，所述制樣筒固定在反力架底座上，所述筒體包括制樣筒和固定在制樣筒上的輔助筒，制樣時，加壓裝置通過壓力板向筒體中的重塑黃土施加壓力；

所述反力架底座上端開設有凹槽，所述凹槽用于放置第一透水石或墊板，所述制樣筒位于凹槽上，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；所述壓力板下端設置有第二透水石或墊板，所述壓力板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。

進一步的，制樣筒和輔助筒之間均設置有密封圈。

進一步的，壓力板上端設置有鋼珠，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的頂部。

進一步的，制樣筒和輔助筒均由有機透明玻璃制成。

進一步的，制樣筒和輔助筒內徑均為300mm-350mm，制樣筒高200-250mm，輔助筒高50mm-100mm。

進一步的，反力底座上固定有反力柱，所述反力柱上部設置有外螺紋，所述反力柱上部和反力梁螺紋連接，所述加壓裝置安裝在反力梁上。

進一步的，加壓裝置為伺服千斤頂。