[發(fā)明專利]批量制備真三軸重塑軟黏土土樣的試驗裝置及試驗方法

在審

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• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112945673A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 史吏;王嘯天;金宏旭
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/12;G01N3/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

批量制備真三軸重塑軟黏土土樣的試驗裝置及試驗方法，所述試驗裝置包括支撐框架、荷載施加單元、傳力單元和制樣單元；支撐框架包括底板、臺板和立支柱；荷載施加單元包括空氣壓縮機、氣壓控制裝置和作動器；傳力單元設置在底板與臺板之間，包括傳力主桿、承壓主板、傳力支桿和承壓支板，傳力支桿連接承壓主板和承壓支板并將承壓主板上的壓力等分傳遞到承壓支板上；制樣單元設置在所述傳力單元和所述底板之間，包括集水底座、泥漿腔和測量裝置；所述試驗方法：將配置好的泥漿灌注在泥漿腔內(nèi)，利用承壓板加壓將泥漿中水排出，壓制成重塑試樣。本發(fā)明的有益效果是：可以一次性制備出多個真三軸重塑軟粘土試樣，試樣含水率均勻、對土體的擾動小。

技術領域

本發(fā)明涉及一種批量制備真三軸重塑軟黏土土樣的試驗裝置及試驗方法。

背景技術

目前土工試驗用土主要分為原狀土，擾動土和重塑土。其中原狀土是從一定深度采用薄壁或厚壁管或者冰凍等方法進行取土，在取土過程中仍不可避免地會對土體產(chǎn)生擾動，所以要取到真正的原狀土是非常困難的。在實際取土過程中，取到的土都是擾動過的，除此之外地基土的空間變異度大，難以保證所獲取試樣的數(shù)量和均勻性。因此在難以獲得原狀試樣而又需要系統(tǒng)地探討試樣的靜力、動力特性時，一定程度上是依靠室內(nèi)制備重塑土來完成試驗的。

除此之外重塑土相對于原狀土還具有以下優(yōu)點：(l)制備試樣方便，經(jīng)濟；(2)試樣均勻程度高，試驗結果可比性好；(3)能夠相對容易地控制試樣成份、含水率等；(4)同種試樣的試驗能夠重復進行；(5)可以對不同地方的重塑土進行對比，排除結構影響，考慮土顆粒本質。

重塑土制樣方法常見的有真空抽吸法、分層擊實法和泥漿加壓固結法。真空抽吸法使用密封膜將試樣封住，再通過抽真空產(chǎn)生負壓，利用大氣壓力將土壓實固結。這種方法儀器復雜，并且對密封效果要求高而且只能加壓到一個大氣壓強。分層擊實法是將濕土分成若干份，每加一份土就進行一定數(shù)量的擊實。這樣得到的重塑試樣是不均勻的，而且每一次擊實都會產(chǎn)生“上硬下軟”的現(xiàn)象，這樣得到的試樣去進行單元體試驗是不合適的。泥漿加壓固結法是將取得的土進行風干，之后在研磨成粉進行篩分，再把土粉加水至超過液限的一定含水量攪拌成泥漿，最后將泥漿加壓固結得到重塑試樣。通過這種方法得到的重塑試樣是可以將土體結構完全重塑的，并且均勻，與實際固結情況也是相似的。泥漿加壓固結法的關鍵步驟在于加壓固結這一步。

目前在土工試驗中的泥漿加壓固結的方法并沒有規(guī)范的做法，由于不同的土工儀器有不同的試樣尺寸，導致以下問題：l)制樣尺寸太小不符合試樣要求；2)制樣尺寸太大會導致制樣時間過長，更重要的是尺寸過大會導致排水路徑過長，導致重塑土試樣上下含水率不均勻，影響進一步土工試驗結果的可靠性；3)有的儀器形狀設計不合理，制樣、取樣時需要多名試驗人員，而且由于尺寸和標準試樣差距過大還會出現(xiàn)了重塑土試樣需要切去大部分的浪費現(xiàn)象。在大量切去多余土樣的過程中會嚴重擾動試樣同樣會影響土工試驗數(shù)據(jù)的可靠性。

因此，如何制備歷時短，均勻性好，尺寸合適，不浪費過多人力物力，使用方便且高質量的真三軸重塑軟粘土試樣，這是問題的關鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種同時制作多個試樣、試樣含水率均勻、對土體的擾動小的批量制備真三軸重塑軟黏土土樣的試驗裝置及試驗方法。

本發(fā)明所述的一種批量制備真三軸重塑軟黏土土樣的試驗裝置，其特征在于，包括支撐框架、荷載施加單元、傳力單元和制樣單元；

所述支撐框架包括底板、臺板和立支柱，所述臺板、所述底板分別水平安裝于所述立支柱的上、下兩端；以垂直于底板的方向為縱向；

所述荷載施加單元包括空氣壓縮機、氣壓控制裝置和作動器，所述作動器安裝于所述臺板上，并保持所述作動器的動作端沿縱向伸縮；所述氣壓控制裝置安裝在所述作動器的進氣口處，并且所述氣壓控制裝置的進氣口通過導管與所述空氣壓縮機的出氣口管路連通；