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重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置及方法，包括裝樣固結(jié)筒、排水底座與三瓣排水體等三個(gè)主要部件，以及三腳支架、土工布、乳膠膜、配套頂蓋、橡膠密封墊圈、氣動(dòng)閥門、螺栓等配套零件。裝樣固結(jié)筒中部設(shè)有通氣孔，排水底座由實(shí)心法蘭盤制成，其上設(shè)有安置橡膠密封墊圈與三瓣排水體的凹槽，通過(guò)設(shè)置具有滲透排水與內(nèi)壁成型雙重作用的三瓣排水體，實(shí)現(xiàn)一次性直接制作具有國(guó)際常用內(nèi)徑的重塑軟粘土空心圓柱試樣的目的。本發(fā)明在縮短制樣周期的同時(shí)，避免了試樣的二次削切、擾動(dòng)與浪費(fèi)，簡(jiǎn)化了重塑軟粘土空心圓柱試樣的制作流程，進(jìn)而有效提高了主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)相關(guān)試驗(yàn)研究的效率。
【專利說(shuō)明】重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程中的試樣制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程【技術(shù)領(lǐng)域】中，為了獲取土體在地震、交通與波浪荷載等復(fù)雜動(dòng)力條件下的力學(xué)響應(yīng)特性，常常需要開展主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)路徑下空心圓柱試樣的試驗(yàn)研究。原狀土樣具有原位應(yīng)力狀態(tài)和原始結(jié)構(gòu)，可以真實(shí)反映土體在天然條件下的各種力學(xué)性質(zhì)，往往成為進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)最理想的選擇。但是原狀樣取樣儀器及操作過(guò)程復(fù)雜、運(yùn)輸與保存中存在應(yīng)力釋放及失水問(wèn)題、花費(fèi)代價(jià)較高等，在實(shí)際操作中多采用重塑土樣進(jìn)行試驗(yàn)研究。
[0003]目前有關(guān)重塑軟粘土制樣的專利主要有中國(guó)專利ZL200920106559.7、ZL201020558288.1和ZL 201310251375.0，但是前兩者制樣體積較大，需進(jìn)行切割分塊，該三者皆無(wú)法直接制得標(biāo)準(zhǔn)的重塑軟粘土空心圓柱試樣，與原狀軟粘土空心圓柱試樣相同，仍是要將試驗(yàn)制得的實(shí)心土塊放在專門削切成空心圓柱樣的裝置上進(jìn)行制備，比如采用中國(guó)專利ZL 200710070117.7與ZL 200710070119.6公開的空心圓柱試樣的制備方法與相關(guān)裝置，但將長(zhǎng)方體土塊最終削切成可開展試驗(yàn)研究的空心圓柱試樣仍需要花費(fèi)較多的時(shí)間，且取芯操作過(guò)程復(fù)雜費(fèi)力，不可避免的造成了重塑試樣的二次削切、擾動(dòng)與浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置及方法，通過(guò)對(duì)以往真空固結(jié)制備重塑土樣裝置的改造，一次性直接制作符合國(guó)際常用內(nèi)徑(60mm或120mm)的重塑軟粘土空心圓柱試樣，避免了試樣的二次削切、擾動(dòng)與浪費(fèi)，簡(jiǎn)化了重塑軟粘土空心圓柱試樣的操作流程，進(jìn)而有效提高了主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)相關(guān)試驗(yàn)的效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置，包括裝樣固結(jié)筒、排水底座與三瓣排水體三個(gè)主要部件，以及三腳支架、土工布、乳膠膜、配套頂蓋、橡膠密封墊圈、氣動(dòng)閥門、螺栓等配套零件。裝樣固結(jié)筒中部設(shè)有通氣孔，距底部2cm處設(shè)有法蘭盤，三瓣排水體周身設(shè)有梅花型均勻排列的透水圓孔，試驗(yàn)時(shí)其上部放置有配套頂蓋，外部貼有一層濾紙，排水底座由實(shí)心法蘭盤制成，其上設(shè)有安置密封圈與三瓣排水體的凹槽，裝樣固結(jié)筒與排水底座通過(guò)法蘭盤由螺栓固定。
[0006]所述的三瓣排水體由有機(jī)玻璃管均等分割而成,外徑與空心圓柱試樣的內(nèi)徑一致。
[0007]所述的配套頂蓋上設(shè)有梅花型均勻排列的透水圓孔，其上有Icm深的插槽，外環(huán)與內(nèi)環(huán)的間距等于三瓣排水體的厚度，可使三瓣排水體牢牢固定在配套頂蓋內(nèi)，不發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。[0008]所述的排水底座厚3cm，安置三瓣排水體的凹槽深2cm，凹槽內(nèi)外徑尺寸與三瓣排水體保持一致，凹槽外圍有個(gè)凸起的圓環(huán)，圓環(huán)高1cm，內(nèi)徑與三瓣排水體外徑相同，因此可保證三瓣排水體在試驗(yàn)時(shí)處于豎直狀態(tài)。
[0009]一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備方法，其主要技術(shù)步驟如下:
(I)將現(xiàn)場(chǎng)取得的土風(fēng)干，碾碎，過(guò)篩，加水配制設(shè)計(jì)含水率泥漿，浸泡24小時(shí)。
[0010](2)排水底座置于三腳支架上，在三瓣排水體外部涂一層凡士林之后，將其插入排水底座的插槽中，再將配套頂蓋插在三瓣排水體上端。
[0011](3)在固定好的三瓣排水體外圍及頂部裹一層潤(rùn)濕的濾紙，并在其上下兩端用橡皮筋套牢，防止泥漿從孔隙處進(jìn)入排水體內(nèi)部。
[0012](4)乳膠膜上下端分別外翻l-2cm套在裝樣固結(jié)筒上，在排水底座上部墊上一層土工布，最后通過(guò)螺栓將裝樣固結(jié)筒與排水底座通過(guò)法蘭盤固定。
[0013](5)用真空泵通過(guò)裝樣固結(jié)筒上的通氣孔將乳膠膜與裝樣固結(jié)筒之間的空氣抽盡，使乳膠膜緊貼裝樣固結(jié)筒內(nèi)壁，之后將通氣孔扎緊。
[0014](6)將之前配好含水率的泥漿均勻的倒入裝樣固結(jié)筒內(nèi)，邊倒邊震蕩攪拌，靜置4小時(shí)后，將上端的乳膠膜扎口密封。
[0015]( 7 )接通電源，開始真空預(yù)壓制備試樣。根據(jù)后面連接的水汽分離裝置測(cè)出排水量來(lái)估算土樣的含水率,當(dāng)達(dá)到預(yù)定要求時(shí),停止實(shí)驗(yàn)。
[0016](8)取樣時(shí)，將三瓣排水體頂部土體切去，取下配套頂蓋后，用鉗子將三瓣排水體逐一抽出，再使土樣外徑滿足要求后，便制成標(biāo)準(zhǔn)重塑土空心圓柱試樣。
[0017]根據(jù)以上技術(shù)方案，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的有益效果是:
通過(guò)在以往真空固結(jié)制備重塑土樣裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)置具有滲透排水與內(nèi)壁成型雙重作用的三瓣排水體，實(shí)現(xiàn)一次性直接制作具有國(guó)際常用內(nèi)徑的重塑軟粘土空心圓柱試樣的目的，在縮短制樣周期的同時(shí)，還避免了試樣的二次削切、擾動(dòng)與浪費(fèi)，簡(jiǎn)化了重塑軟粘土空心圓柱試樣的操作流程，進(jìn)而有效提高了主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)相關(guān)試驗(yàn)的工作效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置的整體結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的排水底座俯視圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的配套頂蓋仰視圖。
[0021]圖中:1、乳膠膜；2、裝樣固結(jié)筒；3、濾紙；4、三瓣排水體；5、橡膠密封墊圈；6、排水底座；7、三腳支架；8、凹槽；9、排水孔；10、插槽圓；11、配套頂蓋；12、通氣孔；13、土工布；14、螺栓；15、法蘭盤；16、氣動(dòng)閥門；17、內(nèi)環(huán)；18、透水圓孔；19、外環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
[0023]如附圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置，包括裝樣固結(jié)筒2、排水底座6與三瓣排水體4三個(gè)主要部件，以及三腳支架7、土工布13、乳膠膜1、配套頂蓋11、橡膠密封墊圈5、氣動(dòng)閥門16、螺栓14等配套零件。裝樣固結(jié)筒2中部設(shè)有通氣孔12，距底部2cm處設(shè)有法蘭盤15，三瓣排水體4由有機(jī)玻璃管均等分割而成，外徑與空心圓柱試樣的內(nèi)徑一致，其周身設(shè)有梅花型均勻排列的透水圓孔，試驗(yàn)時(shí)其上部放置有配套頂蓋11，外部貼有一層濾紙3，配套頂蓋11設(shè)有梅花型均勻排列的透水圓孔18，其上有Icm深的插槽，可使排水體牢牢固定在配套頂蓋11內(nèi)，不發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，厚3cm的排水底座6由實(shí)心法蘭盤制成，其上分別設(shè)有與橡膠密封墊圈5和三瓣排水體4尺寸相符的凹槽，安置三瓣排水體4的凹槽深2cm，凹槽外凸起的圓環(huán)高1cm，以便保證三瓣排水體4在試驗(yàn)時(shí)處于豎直狀態(tài)，裝樣固結(jié)筒2與排水底座6通過(guò)法蘭盤15由螺栓14固定。
[0024]重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備方法，其主要技術(shù)步驟如下:
(I)將現(xiàn)場(chǎng)取得的土風(fēng)干，碾碎，過(guò)篩，加水配制設(shè)計(jì)含水率泥漿，浸泡24小時(shí)。
[0025](2)排水底座6置于三腳支架7上，在三瓣排水體4外部涂一層凡士林之后，將其插入排水底座6的插槽中，再將配套頂蓋11插在三瓣排水體4上端。
[0026](3)在固定好的三瓣排水體4外圍及頂部裹一層潤(rùn)濕的濾紙3，并在其上下兩端用橡皮筋套牢，防止泥漿從孔隙處進(jìn)入排水體內(nèi)部。
[0027](4)乳膠膜I上下端分別外翻l-2cm套在裝樣固結(jié)筒2上，在排水底座6上部墊上一層土工布13，最后通過(guò)螺栓14將裝樣固結(jié)筒2與排水底座6通過(guò)法蘭盤15固定。
[0028](5)用真空泵通過(guò)裝樣固結(jié)筒2上的通氣孔12將乳膠膜I與裝樣固結(jié)筒2之間的空氣抽盡，使乳膠膜I緊貼裝樣固結(jié)筒2內(nèi)壁，之后將通氣孔12扎緊。
[0029](6)將之前配好含水率的泥漿均勻的倒入裝樣固結(jié)筒2內(nèi)，邊倒邊震蕩攪拌，靜置4小時(shí)后，將上端的乳膠膜I扎口密封。
[0030]( 7 )接通電源，開始真空預(yù)壓制備試樣。根據(jù)后面連接的水汽分離裝置測(cè)出排水量來(lái)估算土樣的含水率,當(dāng)達(dá)到預(yù)定要求時(shí),停止實(shí)驗(yàn)。
[0031](8)取樣時(shí)，將三瓣排水體4頂部土體切去，取下配套頂蓋11后，用鉗子將三瓣排水體4逐一抽出，再使土樣外徑滿足要求后，便制成標(biāo)準(zhǔn)重塑土空心圓柱試樣。
【權(quán)利要求】
1.一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置，包括裝樣固結(jié)筒、排水底座、三瓣排水體以及三腳支架、土工布、乳膠膜、配套頂蓋、橡膠密封墊圈、氣動(dòng)閥門等，其特征在于裝樣固結(jié)筒中部設(shè)有通氣孔，距底部2cm處設(shè)有法蘭盤，三瓣排水體周身設(shè)有梅花型均勻排列的透水圓孔，試驗(yàn)時(shí)其上部放置有配套頂蓋，外部貼有一層濾紙，排水底座由實(shí)心法蘭盤制成，其上設(shè)有安置橡膠密封墊圈與三瓣排水體的凹槽，裝樣固結(jié)筒與排水底座通過(guò)法蘭盤由螺栓固定； 所述的三瓣排水體由有機(jī)玻璃管均等分割而成,外徑與空心圓柱試樣的內(nèi)徑一致； 所述的配套頂蓋上設(shè)有梅花型均勻排列的透水圓孔，其上有Icm深的插槽，外環(huán)與內(nèi)環(huán)的間距等于三瓣排水體的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備裝置，其特征在于排水底座厚3cm,安置三瓣排水體的凹槽深2cm,凹槽內(nèi)外徑尺寸與三瓣排水體保持一致，凹槽外圍有個(gè)凸起的圓環(huán)，圓環(huán)高1cm，內(nèi)徑與三瓣排水體外徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預(yù)壓制備方法，其主要技術(shù)步驟如下: 1)將現(xiàn)場(chǎng)取得的土風(fēng)干，碾碎，過(guò)篩，加水配制設(shè)計(jì)含水率泥漿，浸泡24小時(shí)； 2)排水底座置于三腳支架上，在三瓣排水體外部涂一層凡士林之后，將其插入排水底座的插槽中，再將配套頂蓋插在三瓣排水體上端； 3)在固定好的三 瓣排水體外圍及頂部裹一層潤(rùn)濕的濾紙，并在其上下兩端用橡皮筋套牢，防止泥漿從孔隙處進(jìn)入排水體內(nèi)部； 4)乳膠膜上下端分別外翻l-2cm套在裝樣固結(jié)筒上，在排水底座上部墊上一層土工布，最后通過(guò)螺栓將裝樣固結(jié)筒與排水底座通過(guò)法蘭盤固定； 5)用真空泵通過(guò)裝樣固結(jié)筒上的通氣孔將乳膠膜與固結(jié)筒之間的空氣抽盡，使乳膠膜緊貼裝樣固結(jié)筒內(nèi)壁，之后將通氣孔扎緊； 6)將之前配好含水率的泥漿均勻的倒入裝樣固結(jié)筒內(nèi)，邊倒邊震蕩攪拌，靜置4小時(shí)后，將上端的乳膠膜扎口密封； 7)接通電源，開始真空預(yù)壓制備試樣； 根據(jù)后面連接的水汽分離裝置測(cè)出排水量來(lái)估算土樣的含水率，當(dāng)達(dá)到預(yù)定要求時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)； 8)取樣時(shí),將三瓣排水體頂部土體切去,取下配套頂蓋后,用鉗子將三瓣排水體逐一抽出，再使土樣外徑滿足要求后，便制成預(yù)期的重塑土空心圓柱試樣。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK103900872SQ201410099598
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】沈揚(yáng), 王鑫, 陶明安, 杜文漢 申請(qǐng)人:河海大學(xué)