重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置及方法，包括裝樣固結筒、排水底座與三瓣排水體等三個主要部件，以及三腳支架、土工布、乳膠膜、配套頂蓋、橡膠密封墊圈、氣動閥門、螺栓等配套零件。裝樣固結筒中部設有通氣孔，排水底座由實心法蘭盤制成，其上設有安置橡膠密封墊圈與三瓣排水體的凹槽，通過設置具有滲透排水與內壁成型雙重作用的三瓣排水體，實現一次性直接制作具有國際常用內徑的重塑軟粘土空心圓柱試樣的目的。本發明在縮短制樣周期的同時，避免了試樣的二次削切、擾動與浪費，簡化了重塑軟粘土空心圓柱試樣的制作流程，進而有效提高了主應力軸旋轉相關試驗研究的效率。
【專利說明】重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及巖土工程中的試樣制備【技術領域】，尤其是涉及一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在巖土工程【技術領域】中，為了獲取土體在地震、交通與波浪荷載等復雜動力條件下的力學響應特性，常常需要開展主應力軸旋轉路徑下空心圓柱試樣的試驗研究。原狀土樣具有原位應力狀態和原始結構，可以真實反映土體在天然條件下的各種力學性質，往往成為進行室內試驗最理想的選擇。但是原狀樣取樣儀器及操作過程復雜、運輸與保存中存在應力釋放及失水問題、花費代價較高等，在實際操作中多采用重塑土樣進行試驗研究。
[0003]目前有關重塑軟粘土制樣的專利主要有中國專利ZL200920106559.7、ZL201020558288.1和ZL 201310251375.0，但是前兩者制樣體積較大，需進行切割分塊，該三者皆無法直接制得標準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，仍是要將試驗制得的實心土塊放在專門削切成空心圓柱樣的裝置上進行制備，比如采用中國專利ZL 200710070117.7與ZL 200710070119.6公開的空心圓柱試樣的制備方法與相關裝置，但將長方體土塊最終削切成可開展試驗研究的空心圓柱試樣仍需要花費較多的時間，且取芯操作過程復雜費力，不可避免的造成了重塑試樣的二次削切、擾動與浪費。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的不足，本發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壓制備裝置及方法，通過對以往真空固結制備重塑土樣裝置的改造，一次性直接制作符合國際常用內徑(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、擾動與浪費，簡化了重塑軟粘土空心圓柱試樣的操作流程，進而有效提高了主應力軸旋轉相關試驗的效率。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案是:
一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置，包括裝樣固結筒、排水底座與三瓣排水體三個主要部件，以及三腳支架、土工布、乳膠膜、配套頂蓋、橡膠密封墊圈、氣動閥門、螺栓等配套零件。裝樣固結筒中部設有通氣孔，距底部2cm處設有法蘭盤，三瓣排水體周身設有梅花型均勻排列的透水圓孔，試驗時其上部放置有配套頂蓋，外部貼有一層濾紙，排水底座由實心法蘭盤制成，其上設有安置密封圈與三瓣排水體的凹槽，裝樣固結筒與排水底座通過法蘭盤由螺栓固定。
[0006]所述的三瓣排水體由有機玻璃管均等分割而成,外徑與空心圓柱試樣的內徑一致。
[0007]所述的配套頂蓋上設有梅花型均勻排列的透水圓孔，其上有Icm深的插槽，外環與內環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，不發生錯動。[0008]所述的排水底座厚3cm，安置三瓣排水體的凹槽深2cm，凹槽內外徑尺寸與三瓣排水體保持一致，凹槽外圍有個凸起的圓環，圓環高1cm，內徑與三瓣排水體外徑相同，因此可保證三瓣排水體在試驗時處于豎直狀態。
[0009]一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備方法，其主要技術步驟如下:
(I)將現場取得的土風干，碾碎，過篩，加水配制設計含水率泥漿，浸泡24小時。
[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入排水體內部。
[0012](4)乳膠膜上下端分別外翻l-2cm套在裝樣固結筒上，在排水底座上部墊上一層土工布，最后通過螺栓將裝樣固結筒與排水底座通過法蘭盤固定。
[0013](5)用真空泵通過裝樣固結筒上的通氣孔將乳膠膜與裝樣固結筒之間的空氣抽盡，使乳膠膜緊貼裝樣固結筒內壁，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筒內，邊倒邊震蕩攪拌，靜置4小時后，將上端的乳膠膜扎口密封。
[0015]( 7 )接通電源，開始真空預壓制備試樣。根據后面連接的水汽分離裝置測出排水量來估算土樣的含水率,當達到預定要求時,停止實驗。
[0016](8)取樣時，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，便制成標準重塑土空心圓柱試樣。
[0017]根據以上技術方案，本發明可實現的有益效果是:
通過在以往真空固結制備重塑土樣裝置的基礎上，設置具有滲透排水與內壁成型雙重作用的三瓣排水體，實現一次性直接制作具有國際常用內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，還避免了試樣的二次削切、擾動與浪費，簡化了重塑軟粘土空心圓柱試樣的操作流程，進而有效提高了主應力軸旋轉相關試驗的工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置的整體結構剖面圖。
[0019]圖2是本發明的排水底座俯視圖。
[0020]圖3是本發明的配套頂蓋仰視圖。
[0021]圖中:1、乳膠膜；2、裝樣固結筒；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、氣動閥門；17、內環；18、透水圓孔；19、外環。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明做進一步介紹。
[0023]如附圖1和圖2所示，本發明所述的重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置，包括裝樣固結筒2、排水底座6與三瓣排水體4三個主要部件，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、氣動閥門16、螺栓14等配套零件。裝樣固結筒2中部設有通氣孔12，距底部2cm處設有法蘭盤15，三瓣排水體4由有機玻璃管均等分割而成，外徑與空心圓柱試樣的內徑一致，其周身設有梅花型均勻排列的透水圓孔，試驗時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，不發生錯動，厚3cm的排水底座6由實心法蘭盤制成，其上分別設有與橡膠密封墊圈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，凹槽外凸起的圓環高1cm，以便保證三瓣排水體4在試驗時處于豎直狀態，裝樣固結筒2與排水底座6通過法蘭盤15由螺栓14固定。
[0024]重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備方法，其主要技術步驟如下:
(I)將現場取得的土風干，碾碎，過篩，加水配制設計含水率泥漿，浸泡24小時。
[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入排水體內部。
[0027](4)乳膠膜I上下端分別外翻l-2cm套在裝樣固結筒2上，在排水底座6上部墊上一層土工布13，最后通過螺栓14將裝樣固結筒2與排水底座6通過法蘭盤15固定。
[0028](5)用真空泵通過裝樣固結筒2上的通氣孔12將乳膠膜I與裝樣固結筒2之間的空氣抽盡，使乳膠膜I緊貼裝樣固結筒2內壁，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筒2內，邊倒邊震蕩攪拌，靜置4小時后，將上端的乳膠膜I扎口密封。
[0030]( 7 )接通電源，開始真空預壓制備試樣。根據后面連接的水汽分離裝置測出排水量來估算土樣的含水率,當達到預定要求時,停止實驗。
[0031](8)取樣時，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，便制成標準重塑土空心圓柱試樣。
【權利要求】
1.一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置，包括裝樣固結筒、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、氣動閥門等，其特征在于裝樣固結筒中部設有通氣孔，距底部2cm處設有法蘭盤，三瓣排水體周身設有梅花型均勻排列的透水圓孔，試驗時其上部放置有配套頂蓋，外部貼有一層濾紙，排水底座由實心法蘭盤制成，其上設有安置橡膠密封墊圈與三瓣排水體的凹槽，裝樣固結筒與排水底座通過法蘭盤由螺栓固定； 所述的三瓣排水體由有機玻璃管均等分割而成,外徑與空心圓柱試樣的內徑一致； 所述的配套頂蓋上設有梅花型均勻排列的透水圓孔，其上有Icm深的插槽，外環與內環的間距等于三瓣排水體的厚度。
2.根據權利要求1所述的一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備裝置，其特征在于排水底座厚3cm,安置三瓣排水體的凹槽深2cm,凹槽內外徑尺寸與三瓣排水體保持一致，凹槽外圍有個凸起的圓環，圓環高1cm，內徑與三瓣排水體外徑相同。
3.根據權利要求1所述的一種重塑軟粘土空心圓柱試樣的真空預壓制備方法，其主要技術步驟如下: 1)將現場取得的土風干，碾碎，過篩，加水配制設計含水率泥漿，浸泡24小時； 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入排水體內部； 4)乳膠膜上下端分別外翻l-2cm套在裝樣固結筒上，在排水底座上部墊上一層土工布，最后通過螺栓將裝樣固結筒與排水底座通過法蘭盤固定； 5)用真空泵通過裝樣固結筒上的通氣孔將乳膠膜與固結筒之間的空氣抽盡，使乳膠膜緊貼裝樣固結筒內壁，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筒內，邊倒邊震蕩攪拌，靜置4小時后，將上端的乳膠膜扎口密封； 7)接通電源，開始真空預壓制備試樣； 根據后面連接的水汽分離裝置測出排水量來估算土樣的含水率，當達到預定要求時，停止實驗； 8)取樣時,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，便制成預期的重塑土空心圓柱試樣。
【文檔編號】G01N1/28GK103900872SQ201410099598
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】沈揚, 王鑫, 陶明安, 杜文漢 申請人:河海大學
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