[發明專利]一種套筒式多階砂雨裝置及砂樣制備方法

有效

• 申請號: 202011302719.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112517394B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 王超哲;吳文兵;程康;李立辰;楊曉燕;董礪威;楊宇哲;王雪縈;席睿辰
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B07B1/42
• 分類號: B07B1/42;B07B1/46;G01N1/28
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 王佩

本發明提供一種套筒式多階砂雨裝置，包括支架，以及從上至下依次設置在支架上的第一階篩筒、第二階篩筒和第三階篩筒，第一階篩筒包括第一鋼筒和第一篩網，第一鋼筒固定在第一篩網上方，第一篩網外圈設有若干圓弧型滑槽，各滑槽分別可活動套設在相應的螺紋支撐桿上，第一篩網下方設有篩網擋片和圓環形的承重座圈，篩網擋片上下表面分別貼緊第一篩網下表面和承重座圈上表面，第二階篩筒包括第二鋼筒和第二篩網，第二鋼筒固定在第二篩網上方，第三階篩筒包括第三鋼筒和第三篩網，第三鋼筒固定在第三篩網上方。本發明的有益效果：采用全分布式雨砂，避免了移動路徑和移動速度對砂樣的影響，增強了砂樣的整體均勻性和試驗的可重復性。

技術領域

本發明涉及砂樣制備技術領域，尤其涉及一種套筒式多階砂雨裝置及砂樣制備方法。

背景技術

模型試驗是對巖土工程問題進行分析的一個重要途徑，其中，進行模型基礎制樣是開展模型試驗的前提條件。以砂樣基礎制備為例，傳統方法多采用重錘夯擊或直接傾倒，這些方法雖然方便快捷，但主觀影響因素較大，無法保證砂樣的均勻性和可重復制備，從而影響對后續試驗結果的分析。砂雨法是目前巖土工程領域用于制備無黏性土常用的制樣方法之一，其基本原理是利用砂土顆粒之間重力勢能與動力勢能的轉換，砂土顆粒在自然下落的過程中相互的撞擊，使得砂土顆粒重新排列分布，從而使砂樣具備較好的均勻性和穩定的相對密實度，同時，通過控制砂雨參數，例如落距、出砂口形狀、出砂口尺寸、出砂口總流量、移動路徑和移動速度等，可以確保可重復制備性質相同的砂樣，從而為后續試驗數據的分析提供可靠的依據。

目前砂雨制樣裝置依據其制樣方法的不同，可分為動態砂雨裝置和靜態砂雨裝置，因砂樣制備方式的差異，現有的砂雨裝置仍存在著以下幾方面不足：

1)現有的動態砂雨裝置大多數出砂口的總面積遠小于模型箱，需要對移動路徑進行研究設計，例如：李浩等人(巖土工程學報，2014，36(10)：1872-1878)設計了帶有路徑導引的砂雨裝置，可沿著預定路徑進行雨砂；趙維和李志陽(人民長江，2015,46(13)：73-77)設計了一種可以控制出砂口移動速度、路徑等參數的砂雨裝置。但上述裝置不可避免地引入移動速度和路徑的影響，在移動中的速度不容易控制，使得砂樣的整體均勻性和可重復性難以保證；

2)現有的靜態裝置例如：巖土工程模型試驗用砂雨裝置(CN201310151463)、一種用于制備土工離心模型試驗的砂雨裝置及其制備方法(CN201710103081)上述裝置內僅有單層出砂口，不能保證砂土顆粒之間充分沖擊和碰撞，砂樣分布均勻性不夠；

3)現有的靜態裝置對出砂口流量控制太過粗略，導致無法很好地控制砂樣下落能量，難以實現不同密實度砂樣的制備。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種套筒式多階砂雨裝置及砂樣制備方法。

本發明的實施例提供一種套筒式多階砂雨裝置，包括支架，以及從上至下依次間隔設置在所述支架上的第一階篩筒、第二階篩筒和第三階篩筒，所述支架包括豎直均勻設置的若干根螺紋支撐桿，所述第一階篩筒包括第一鋼筒和第一篩網，所述第一鋼筒外徑小于所述第一篩網外徑，且其固定在所述第一篩網上方，所述第一篩網外圈一周均勻設有若干圓弧型滑槽，且各所述滑槽分別可活動套設在相應的所述螺紋支撐桿上，所述第一篩網下方設有篩網擋片和圓環形的承重座圈，所述篩網擋片和所述承重座圈均安裝在所述支架上，所述篩網擋片上下表面分別貼緊所述第一篩網下表面和所述承重座圈上表面，且其中部均勻設有若干漏孔，所述第二階篩筒包括第二鋼筒和第二篩網，所述第二鋼筒固定在所述第二篩網上方，且所述第二篩網外周套設于各所述螺紋支撐桿中部，所述第三階篩筒包括第三鋼筒和第三篩網，所述第三鋼筒固定在所述第三篩網上方，且所述第三篩網外周套設于各所述螺紋支撐桿底部。

進一步地，包括龍門架和葫蘆吊，所述支架位于所述龍門架內，且其通過所述葫蘆吊吊設在所述龍門架下方。

進一步地，所述第三階篩筒正下方設有用于收集砂樣的模型筒，所述模型筒內設有若干標定盒。