粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器及其使用方法，該制樣器包括制樣器組件和擊實裝置，制樣器組件包括對開模、支撐對開模的底座和透水板，擊實裝置包括塑料套管、擊實錘和位于擊實錘下方的擊實墊片，塑料套管一端插入透水板中間圓孔中，擊實裝置對對開模中的粗粒土進行擊實，擊實后的粗粒土上方設置頂蓋，頂蓋通過壓緊裝置壓緊在對開模上；該制樣器的使用方法包括固定對開模、擊實粗粒土、浸泡制樣器、高聚物注漿等步驟。本發明的制樣器結構緊湊，可以方便的拆卸對開模，可以通過水箱的排水量測算注漿量的體積，結合試樣初始孔隙率判斷內部注漿是否完整；該制樣器使用方法簡便，易于操作。
【專利說明】粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土木水利工程試驗【技術領域】，尤其涉及粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器及其使用方法。
【背景技術】
[0002]隨著西部大開發的進展，在我國西南部地區建立了一批高土石壩，這些大壩由于壩高，庫容大，一旦失事，將會給下游人民帶來災難性的后果。高聚物注漿技術作為一種新型的地基處理加固技術，已經廣泛應用于巖土工程的眾多領域。在本發明之前，“專利:一種高聚物注漿土石壩及其施工方法(申請號:201210007131.3)”公開了一種高聚物注漿土石壩，把該技術引入到高土石壩抗震。高聚物注漿后粗粒土靜動力特性是評價高聚物注漿后土石壩的抗震穩定性的前提條件，目前關于高聚物注漿粗粒土靜動力特性的研究尚不多見，因此有必要開展這方面的研究，開發相應的注漿儀器設備。
[0003]在本發明之前，“專利:一種注漿試驗制樣器制備裝置(申請號:201020200285.0)”公開了一種注漿試驗制樣器制備裝置，該裝置采用空氣壓縮機與氣壓注漿裝置、制樣裝置分別相連，通過氣缸活塞來對試驗制樣器施加壓力，達到模擬現場不同深度土層的化學注漿過程并制備實驗室內所需的試驗制樣器，主要適用于深厚松散土 (深部土層)化學注漿試驗制樣器的制備，對于粗粒土試驗制樣器的制備并不適用，且該發明的裝置較為復雜，注漿量的多少不易于控制，無法進行粗粒料圓柱試驗制樣器的擊實，很難控制試驗制樣器的均勻性和試驗制樣器的總體密度。
[0004]在本發明之前，“專利:一種適用于土體三軸試驗的多功能制樣器(申請號:200820237840.X)”公開了一種三軸試驗的多功能制樣器，該設備采用雙面底座，一面帶有螺紋型圓孔，用于固定導桿，因此可以制備常規的三軸試驗圓柱樣及砂心圓柱樣，但對于粗粒土高聚物注漿試驗制樣器的制備并不適用。
[0005]此外，試驗制樣器在高聚物注漿后，高聚物與成模桶之間的粘結力較大，采用常規的對開模或等分的三開模，很難拆卸。
【發明內容】
[0006]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提出一種粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器及其使用方法，可以方便的拆卸對開模，通過水箱的排水量測算注漿量的體積，結合試樣初始孔隙率判斷內部注漿是否完整。
[0007]技術方案:為解決上述技術問題,本發明的一種粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，包括制樣器組件和擊實裝置，所述制樣器組件包括對開模、支撐對開模的底座和透水板，所述對開模包括左模、右模、連接左模與右模的固定裝置和分離左模與右模的分離裝置，所述擊實裝置包括塑料套管、在塑料套管上下移動的擊實錘和位于擊實錘下方的擊實墊片，塑料套管一端插入透水板中間圓孔中，擊實裝置對對開模中的粗粒土進行擊實，當粗粒土高度達到試驗要求后，在擊實粗粒土上方設置頂蓋，頂蓋通過壓緊裝置壓緊在對開模上。
[0008]作為優選，所述固定裝置包括對開模上的若干對凸體，所述每對凸體上設有鉆孔，通過螺栓固定左模和右模。
[0009]作為優選，所述分離裝置包括對開模上的若干對凸起，每對凸起任意一個凸起設有螺紋孔。
[0010]作為優選，所述壓緊裝置包括位于底座上的支架連桿和位于對開模上的固定套管，固定套管固定在支架連桿上，頂蓋下方設有透水板，當對粗粒土進行擊時，固定在支架連桿上的固定套管箍緊對開模，當粗粒土擊實后，擊實的粗粒土上依次設置透水板和頂蓋，翻轉固定套管壓在頂蓋上，固定套管通過固定在支架連桿上壓緊頂蓋和透水板。
[0011 ] 作為優選，所述塑料套管有兩根，兩根塑料套管通過導管接頭連接，塑料套管包括空心段和實心段，實心段為塑料套管長度的1/3?1/4，空心段的壁上設有若干個孔。
[0012]作為優選，所述粗粒土上端面和下端面與透水板之間分別設有濾紙。
[0013]本發明還公開了上述粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器的使用方法，包括以下步驟:
[0014](I)在底座上放置透水板，安裝對開模、固定套管和支架連桿，在對開模內壁涂抹凡士林；
[0015](2)采用導管接頭連接兩根塑料套管，塑料套管一端插入透水板圓孔內部，鋪設濾紙，分層填入粗粒土，通過擊實墊片和擊實錘對粗粒土進行擊實，直至達到設定的高度，移除導管接頭和外部的塑料套管；
[0016](3)在粗粒土頂端放置濾紙、透水板，移除固定套管，安裝頂蓋，將固定套管翻轉安裝在頂蓋上，通過支架連桿對固定套管進行固定；
[0017](4)把整個裝置放入水箱中，三軸試驗制樣器進行飽和，并注滿水箱中的水，往塑料套管內部注入高聚物混合物，并封堵塑料套管頂端；高聚物在試驗制樣器內部充分發生化學反應，體積膨脹，充填試驗制樣器內部的孔隙，將試驗制樣器內部的水排出，通過量測水箱豁口的排水量即可獲得試驗制樣器內部注漿體積量，待排水量不變時，表明高聚物化學反應已經停止，靜止一段時間讓漿液與粗粒土充分膠結；
[0018](5)拆除固定套管、頂蓋、透水板和對開模上的固定螺栓，旋轉對開模凸起的螺釘分離對開模和試樣，取出注漿完成后的試樣，整個試樣制備完成。
[0019]在本發明中，所述塑料套管的長度為試樣的高度加2倍的透水板厚度加頂蓋的厚度再加5?10cm，塑料套管一段實心，另一段為空心，實心段的長度為1/3?1/4的塑料套管的高度，在空心段布置若干圓孔，圓孔的直徑為0.2?0.6cm。
[0020]所述的導管接頭為臺階狀，兩端的直徑與塑料套管的內直徑相等，長度為導管內直徑的3?5倍，中間的直徑與塑料套管的外直徑相等，長度為0.2?0.5cm。
[0021]所述試驗頂蓋分布若干圓孔，方便水滲透到粗粒土中。
[0022]有益效果:本發明的一種粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器及其使用方法，具有以下優點:
[0023](I)試驗制樣器在制備過程中采用特制的對開模，通過旋轉螺釘，可以較為方便的分離對開模和試樣；
[0024](2)塑料套管一段為空心，另一段為實心，在空心段布置若干孔，保證了試驗制樣器在注漿過程中漿液能夠在試驗制樣器內部充分發生化學反應，并均勻的充填整個試驗制樣器;
[0025](3)塑料套管通過導管接頭進行連接，可以作為試驗制樣器制備過程中擊實導桿，避免了試驗制樣器制備過程中需要較長的塑料套管；
[0026](4)注漿過程中通過測量水箱豁口處的排水量，可以獲得試驗制樣器內部注漿量的體積，結合試樣初始孔隙率判斷試驗制樣器內部注漿是否完整。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明的制樣器結構示意圖；
[0028]圖2為本發明注漿時的結構示意圖；
[0029]圖3為圖1中局部A位置放大圖；
[0030]圖4為圖2中沿B-B線分離裝置的剖面圖；
[0031]圖5為圖2中沿C-C線頂蓋的剖面圖；
[0032]圖6為圖1中塑料套管結構示意圖；
[0033]圖7為圖6中沿D-D剖面圖；
[0034]圖中:1、底座；2、固定套管；3、透水板；4、粗粒土 ；5、對開模；6、支架連桿；7、濾紙；8、擊實錘；9、擊實墊片；10、塑料套管；11、導管接頭；12、豁口 ；13、頂蓋；14、水箱；15、螺釘；16、水。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0036]如圖1至圖7所示，本發明的一種粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，包括制樣器組件和擊實裝置，所述制樣器組件包括對開模5、支撐對開模5的底座I和位于底座I上的透水板3，所述對開模5包括左模、右模、連接左模與右模的固定裝置和分離左模與右模的分離裝置，所述擊實裝置包括塑料套管10、在塑料套管10上下移動的擊實錘8和位于擊實錘8下方的擊實墊片9，塑料套管10 —端插入透水板3中間圓孔中，擊實裝置對對開模5中的粗粒土 4進行擊實，當粗粒土 4高度達到試驗要求后，擊實的粗粒土 4上方依次設置透水板3和頂蓋13，翻轉固定套管2壓在頂蓋13上，固定套管2通過固定在支架連桿6上壓緊頂蓋13和透水板3。
[0037]在本發明中，所述固定裝置包括對開模5上的若干對凸體，所述每對凸體上設有鉆孔，通過螺栓固定左模和右模；所述分離裝置包括對開模5上的若干對凸起，每對凸起任意一個凸起設有螺紋孔，螺紋孔里安裝有螺釘15，當左模和右模需要分離時，擰動螺釘15，螺釘15頂開另一個凸起，使得左模和右模分開；所述壓緊裝置包括位于底座I上的支架連桿6和位于對開模5上的固定套管2，固定套管2固定在支架連桿6上，當擊實粗粒土 4時，固定在支架連桿6上的固定套管2箍緊對開模5，當粗粒土 4擊實后，翻轉固定套管2壓在頂蓋13上，固定套管2通過固定在支架連桿6上壓緊頂蓋13和透水板3 ;所述塑料套管10有兩根，兩根塑料套管10通過導管接頭11連接，塑料套管10包括空心段和實心段，實心段為塑料套管10長度的1/3?1/4，空心段的壁上設有若干個孔，圓孔的直徑為0.2?0.6cm,塑料套管10可以當作擊實錘8的導桿使用；所述的導管接頭11為臺階狀，兩端的直徑與塑料套管10的內直徑相等，長度為導管內直徑的3?5倍，中間的直徑與塑料套管10的外直徑相等，長度為0.2?0.5cm，所述頂蓋13分布若干圓孔，所述粗粒土 4上端面和下端面與透水板3之間分別設有濾紙7，方便水滲透到粗粒土 4中。
[0038]高聚物注漿后粗粒土靜動力特性是評價高聚物注漿后土石壩的抗震穩定性的前提條件，目前關于高聚物注漿粗粒土靜動力特性的研究尚不多見，因此開發了上述粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器。該粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器的具體使用方法，包括以下步驟:
[0039](I)在底座I上放置透水板3，安裝對開模5、固定套管2和支架連桿6，在對開模5內壁涂抹凡士林，對開模5使用螺栓固定；
[0040](2)采用導管接頭11連接兩根塑料套管10，塑料套管10 —端插入透水板3圓孔內部，鋪設濾紙7，分層填入粗粒土 4，通過擊實墊片9和擊實錘8對粗粒土 4進行擊實，直至粗粒土 4達到設定的高度，移除導管接頭11和外部的塑料套管10 ；
[0041](3)在粗粒土 4頂端放置濾紙7、透水板3，移除固定套管2，安裝頂蓋13，將固定套管2翻轉安裝在頂蓋13上，通過支架連桿6對固定套管2進行固定；
[0042](4)把整個裝置放入水箱14中，三軸試驗制樣器中的粗粒土 4進行飽和，并注滿水箱14中的水16，然后往塑料套管10內部注入高聚物混合物，并封堵塑料套管10頂端；高聚物混合物在試驗制樣器內部充分發生化學反應，體積膨脹，充填試驗制樣器內部的孔隙，將試驗制樣器內部的水16排出，通過量測水箱豁口 12的排水量即可獲得試驗制樣器內部注漿體積量，待排水量不變時，表明高聚物化學反應已經停止，靜止一段時間讓漿液與粗粒土 4充分膠結；
[0043](5)拆除固定套管2、頂蓋13、透水板3和對開模5上的固定螺栓，旋轉對開模5凸起的螺釘15分離對開模5和試樣,取出注衆完成后的試樣,整個試樣制備完成。
[0044]在本發明中，在注漿過程中通過測量水箱豁口 12處的排水量，可以獲得試驗制樣器內部注漿量的體積，結合試樣初始孔隙率判斷試驗制樣器內部注漿是否完整，檢驗注漿過程中注漿質量的好壞。可見本發明方便提供一種粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，方便研究高聚物注漿粗粒土 4靜動力特性。
[0045]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，其特征在于:包括制樣器組件和擊實裝置，所述制樣器組件包括對開模(5)、支撐對開模(5)的底座(I)和位于底座(I)上的透水板(3)，所述對開模(5)包括左模、右模、連接左模與右模的固定裝置和分離左模與右模的分離裝置；所述擊實裝置包括塑料套管(10)、在塑料套管(10)上下移動的擊實錘(8)和位于擊實錘(8)下方的擊實墊片(9)，塑料套管(10)—端插入透水板(3)中，擊實裝置對對開模(5)中的粗粒土(4)進行擊實，當粗粒土(4)高度達到試驗要求后，擊實的粗粒土(4)上方設置頂蓋(13 )，頂蓋(13 )通過壓緊裝置壓緊在對開模(5 )上。
2.根據權利要求1所述的粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，其特征在于:所述固定裝置包括對開模(5)上的若干對凸體，所述每對凸體上設有鉆孔，通過螺栓固定左模和右模。
3.根據權利要求1所述的粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，其特征在于:所述分離裝置包括對開模(5)上的若干對凸起，每對凸起任意一個凸起設有螺紋孔。
4.根據權利要求1或2或3所述的粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，其特征在于:所述壓緊裝置包括位于底座(I)上的支架連桿(6)和位于對開模(5)上的固定套管(2)，固定套管(2 )固定在支架連桿(6 )上，頂蓋(13 )下方設有透水板(3 )，當對粗粒土( 4 )進行擊實時，固定在支架連桿(6)上的固定套管(2)箍緊對開模(5)，當粗粒土(4)擊實后，在擊實的粗粒土(4)上設置透水板(3)，翻轉固定套管(2)壓在頂蓋(13)上，固定套管(2)通過固定在支架連桿(6 )上壓緊頂蓋(13 )和透水板(3 )。
5.根據權利要求4所述的粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，其特征在于:所述塑料套管(10)有兩根，兩根塑料套管(10)通過導管接頭(11)連接，塑料套管(10)包括空心段和實心段，實心段為塑料套管(10)長度的1/3?1/4，空心段的壁上設有若干個孔。
6.根據權利要求5所述的粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器，其特征在于:所述粗粒土(4)的上端面和下端面與透水板(3)之間分別設有濾紙(7)。
7.—種權利要求1至6任一項所述的粗粒土高聚物注漿三軸試驗制樣器的使用方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在底座(I)上放置透水板(3)，安裝對開模(5 )、固定套管(2 )和支架連桿(6 )，在對開模(5)內壁涂抹凡士林； (2)采用導管接頭(11)連接兩根塑料套管(10)，塑料套管(10)—端插入透水板(3)中，鋪設濾紙(7)，分層填入粗粒土(4)，通過擊實墊片(9)和擊實錘(8)對粗粒土(4)進行擊實，直至達到設定的高度，移除導管接頭(11)和外部的塑料套管(10); (3)在粗粒土(4)頂端放置濾紙(7)、透水板(3)，移除固定套管(2)，安裝頂蓋(13)，將固定套管(2)翻轉安裝在頂蓋(13)上，通過支架連桿(6)對固定套管(2)進行固定； (4)把整個裝置放入水箱(14)中，對其進行飽和，并注滿水箱(14)中的水，往塑料套管(10)內部注入高聚物混合物,并封堵塑料套管(10)頂端；高聚物混合物在試驗制樣器內部充分發生化學反應，體積膨脹，充填試驗制樣器內部的孔隙，將試驗制樣器內部的水排出，通過量測水箱豁口(12)的排水量即可獲得試驗制樣器內部注漿體積量，待排水量不變時，表明高聚物化學反應已經停止，靜止一段時間讓漿液與粗粒土(4)充分膠結； (5)拆除固定套管(2)、頂蓋(13)、透水板(3)和對開模(5)上的固定螺栓，旋轉對開模(5)凸起上的螺釘(15)分離對開模(5)和試樣，取出注漿完成后的試樣，整個試樣制備完成。
【文檔編號】G01N1/28GK103837385SQ201410069835
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】楊貴, 劉昆林, 許建寶, 唐晨景, 袁鳴 申請人:河海大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
