一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法技术

本发明专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，包括液压机构、支撑机构、承样机构、推土器、注土器、三轴承膜筒、洗耳球、切土器，通过注土器将水泥土注入承样机构中，将支撑机构和承样机构固定在液压机构中，通过液压机构对水泥土施压同时得到4个母样，将母样推入三轴承膜筒中，通过切土器切割成4个标准三轴试样。以解决现有的高含水率水泥土三轴试样制作困难、每次只能制成1个试样、制成的试样个体之间差异太大和不能准确的反应水泥土在现场的真实受力情况等问题。

A Sampling Method for Parallel Triaxial Samples with Hydraulic Graded Loading

【技术实现步骤摘要】
一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法
本专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法。
技术介绍
沿海地区是我国经济发达区，随着沿海地区建筑地基面积的不断扩大，越来越多的建筑物需要修建在软土地基上。软土因其含水量高、承载力差等特点，使得软土地区难以建造大型建筑物，软土地基的处理成为建筑行业必须解决的问题，在加固软土地基的方法中，水泥土因其造价低、实用性强、对环境污染小和施工速度快等特点被大量应用。为了验证水泥土加固方法的可靠性，在工程设计之前就需对其进行三轴压缩试验，测量其力学性质。以软土为主要原料的水泥土因含水量较大，常呈流塑态，导致难以用传统的三瓣膜法来制成三轴试样。同时，由于在对同一材料进行三轴压缩试验时，需要4个试样分别在不同的围压力下进行试验，才能得到该材料的抗剪强度包络线。而传统的三瓣膜法一次只能制成1个试样，在制样过程中，同一材料的不同批次试样之间存在较大差异，并且与材料在现场的真实受力情况不同，最终影响试验结果的准确性。目前科研人员实现试样同一性的方法主要以控制密度为主，例如：可控密度式土工三轴制样器(申请号：CN201410476408.6)，先计算出湿土质量，将其放入制样筒中，通过下部千斤顶进行施压，将制样筒中的湿土压缩至固定体积，从而实现三轴试样的同一性。这种方案可以在一定程度上减少三轴试样之间的个体差异，但没有考虑到分层制样时刮毛的影响，导致三轴试样之间还会存在一定的差异，并且这种制样方法，不能完成高含水率的水泥土三轴试样制作。面对越来越多的软土地基情况，面对传统三瓣膜法难以同时制成4个个体差异很小的三轴试样的现实，面对三瓣膜法不能准确的还原出现场真实受力情况的现状，我们迫切需要一种并联式分级加载的三轴试样制样设备。用该制样设备可以进行流塑态水泥土三轴试样的制作，可以一次制成4个个体差异很小的三轴试样，并能较准确的还原出水泥土在现场的真实受力情况，使得试验结果更加精确。因此，本专利技术人对此做进一步研究，研发出一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，以解决现有的高含水率水泥土三轴试样制作困难、每次只能制成1个试样、制成的试样个体之间差异太大和不能准确的反应水泥土在现场的真实受力情况等问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，包括以下步骤：(1)组装制样器，将润滑剂依次涂抹在四个承样机构的承样筒内壁、支撑圆柱体上表面、受压圆盘下表面和推土圆盘下表面，并在支撑圆柱体上表面安放滤纸；依次将4个承样筒安装在支撑机构上对应的承样筒卡槽处，使承样机构和支撑机构一起组成4个上端开口、下端封闭的整体；将推土器、注土器、三轴承膜筒、洗耳球和切土器放在桌面上，以待使用；(2)各原料准备，称取软土、水泥、搅拌水；(3)制备水泥土；(4)通过注土器将水泥土注入各个承样筒中；(5)固定承样机构，将4组支撑机构上的液压升降台卡槽分别对准液压机构上的液压升降台放置，使得支撑机构和承样机构一起固定在液压机构上；(6)进行多级施压，通过调整液压机构的压力对承样筒内的水泥土进行施压，制成母体试样；(7)在三轴承膜筒上套乳胶膜，再对乳胶膜进行平整；(8)使液压机构停止工作，依次取出承样机构和支撑机构放在桌面上，等待切割；将储水槽中的水倒入废液缸中。(9)用推土器推出四个母体试样，然后用切土器切割成标准三轴试样；(10)整理仪器。进一步，所述步骤(2)中，称取软土为，将原状土烘干后过2mm筛，通过计算，称取4个标准三轴试样重量的土，保证最终的水泥土重量大于4个标准三轴试样的重量，以待下一步使用；称取水泥为，按照掺入比计算水泥掺入量，称取同重量的水泥，以待下一步使用；称取搅拌水为，按照试样的含水量计算所需的加水量，称取相同质量的水倒入喷壶中。进一步，所述步骤(3)的制备水泥土，具体方式为，将软土和水泥依次倒入搅拌机中，进行搅拌，待软土和水泥混合均匀后，边搅拌边注水，将喷壶中的水全部注入搅拌机中，直到搅拌均匀。进一步，所述步骤(4)的将水泥土注入承样筒的具体方式为，将搅拌均匀的水泥土分次装进注土器中，每次装入的水泥土重量相等，且大于一个标准三轴试样的重量；再将注土器插入承样筒底部，针头与受压圆盘上覆盖的滤纸接触，推动活塞，将水泥土注入承样筒中，注入过程中保证针头始终插在已注入的水泥土内部，边注入边提升注土器，直至注土器中的水泥土全部注入承样筒中，将滤纸盖在承样筒中水泥土的顶部。进一步，所述步骤(6)中，第一级施压时,以水泥土在施工现场所受到的上部压力为基准，按照10kPa一级，不足10kPa的按照10kPa进行加载，压力由压力调节器控制，按动液压启动开关使液压机构开始工作，将压力调节器顺时针旋转一格，使液压压力增大10kPa，开始进行第一级施压，加载时长为24h，在加载过程中每隔8h向透水孔中进行注水，保证承样筒内的水泥土始终处于饱和状态；逐级加压时，重复上述步骤，将除最后一级外的其他级施压完成，每级施压均顺时针旋转一格压力调节器进行施压，加载时长均为24h；进行最后一级施压时，再次顺时针旋转一格压力调节器进行施压，静置到试样的养护龄期，期间每隔24h向透水孔中进行注水，保证承样筒内的水泥土始终处于饱和状态。进一步，所述步骤(7)中，将准备好的乳胶膜从三轴仪上的三轴承膜筒内部穿过，撑开乳胶膜，将乳胶膜套在三轴承膜筒上，拿起洗耳球，将吸球上的吸嘴插在三轴承膜筒上的排气管中，吸出乳胶膜和三轴承膜筒之间的多余气体，平整乳胶膜，使乳胶膜光滑的贴在三轴承膜筒内部。进一步，所述步骤(9)中，先将承样机构和支撑机构平放，将推土器从承样筒另一端放入至刚好接触到母体试样，旋转支撑机构，将支撑机构与承样机构分离；然后将承样筒由推土器的一端向下竖直放置，三轴承膜筒平放在承样筒无推土器的一端，推动推土手柄，将母体试样从承样筒中推入套好乳胶膜的三轴承膜筒中，将承样筒和三轴承膜筒从竖直态平放为水平态，并保证母体试样在三轴承膜筒两端均有露出；通过切土器将三轴承膜筒中的滨海水泥土切成直径39.1mm、高80mm的三轴试样，安装三轴试样帽，用乳胶膜进行密闭，进行三轴试验。进一步，所述切土器包括切割钢丝骨架、切割钢丝、切割钢丝把手，所述切割钢丝骨架由2根相互平行的圆柱体和一根长方体固接而成，所述切割钢丝为固接在切割钢丝骨架上的2根钢丝；所述的切割钢丝把手固接在切割钢丝骨架上。进一步，所述三轴承膜筒包括承膜筒、排气管，承膜筒为空心圆柱体；排气管设置在三轴承膜筒中间处。进一步，还包括洗耳球，洗耳球由吸球和吸嘴组成，吸嘴与排气管匹配，能将排气管中的气体吸出。采用上述方案后，本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：⑴.通过承样筒和透水膜的结合突破了传统制样器的束缚，既能完成普通水泥土三轴试样的制作，又能完成流塑态水泥土三轴试样的制作。⑵.液压台能为试样制作提供稳定的压力，通过为试样提供逐级增加的竖向压力，使实验室制成的水泥土试样更加符合现场工地的实际情况。⑶.并联式的制样思路可以一次制成4个三轴试样，并且利用4个相同体积的承样筒、每次注入相同质量的水泥土和受到相同的上部压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，包括以下步骤：(1)组装制样器，将润滑剂依次涂抹在四个承样机构的承样筒内壁、支撑圆柱体上表面、受压圆盘下表面和推土圆盘下表面，并在支撑圆柱体上表面安放滤纸；依次将4个承样筒安装在支撑机构上对应的承样筒卡槽处，使承样机构和支撑机构一起组成4个上端开口、下端封闭的整体；将推土器、注土器、三轴承膜筒、洗耳球和切土器放在桌面上，以待使用；(2)各原料准备，称取软土、水泥、搅拌水；(3)制备水泥土；(4)通过注土器将水泥土注入各个承样筒中；(5)固定承样机构，将4组支撑机构上的液压升降台卡槽分别对准液压机构上的液压升降台放置，使得支撑机构和承样机构一起固定在液压机构上；(6)进行多级施压，通过调整液压机构的压力对承样筒内的水泥土进行施压，制成母体试样；(7)在三轴承膜筒上套乳胶膜，再对乳胶膜进行平整；(8)使液压机构停止工作，依次取出承样机构和支撑机构放在桌面上，等待切割，将储水槽中的水倒入废液缸中；(9)用推土器推出四个母体试样，然后用切土器切割成标准三轴试样；(10)整理仪器。

【技术特征摘要】
1.一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，包括以下步骤：(1)组装制样器，将润滑剂依次涂抹在四个承样机构的承样筒内壁、支撑圆柱体上表面、受压圆盘下表面和推土圆盘下表面，并在支撑圆柱体上表面安放滤纸；依次将4个承样筒安装在支撑机构上对应的承样筒卡槽处，使承样机构和支撑机构一起组成4个上端开口、下端封闭的整体；将推土器、注土器、三轴承膜筒、洗耳球和切土器放在桌面上，以待使用；(2)各原料准备，称取软土、水泥、搅拌水；(3)制备水泥土；(4)通过注土器将水泥土注入各个承样筒中；(5)固定承样机构，将4组支撑机构上的液压升降台卡槽分别对准液压机构上的液压升降台放置，使得支撑机构和承样机构一起固定在液压机构上；(6)进行多级施压，通过调整液压机构的压力对承样筒内的水泥土进行施压，制成母体试样；(7)在三轴承膜筒上套乳胶膜，再对乳胶膜进行平整；(8)使液压机构停止工作，依次取出承样机构和支撑机构放在桌面上，等待切割，将储水槽中的水倒入废液缸中；(9)用推土器推出四个母体试样，然后用切土器切割成标准三轴试样；(10)整理仪器。2.根据权利要求1所述的一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，其特征在于：所述步骤(2)中，称取软土为，将原状土烘干后过2mm筛，通过计算，称取4个标准三轴试样重量的土，保证最终的水泥土重量大于4个标准三轴试样的重量，以待下一步使用；称取水泥为，按照掺入比计算水泥掺入量，称取同重量的水泥，以待下一步使用；称取搅拌水为，按照试样的含水量计算所需的加水量，称取相同质量的水倒入喷壶中。3.根据权利要求1所述的一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，其特征在于：所述步骤(3)的制备水泥土，具体方式为，将软土和水泥依次倒入搅拌机中，进行搅拌，待软土和水泥混合均匀后，边搅拌边注水，将喷壶中的水全部注入搅拌机中，直到搅拌均匀。4.根据权利要求1所述的一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，其特征在于：所述步骤(4)的将水泥土注入承样筒的具体方式为，将搅拌均匀的水泥土分次装进注土器中，每次装入的水泥土重量相等，且大于1个标准三轴试样的重量；再将注土器插入承样筒底部，针头与受压圆盘上覆盖的滤纸接触，推动活塞，将水泥土注入承样筒中，注入过程中保证针头始终插在已注入的水泥土内部，边注入边提升注土器，直至注土器中的水泥土全部注入承样筒中，将滤纸盖在承样筒中水泥土的顶部。5.根据权利要求1所述的一种液压式分级加载的并联三轴试样的制样方法，其特征在于：所述步骤(6)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，安栋梁，王伟，潘玉涛，顾嘉慧，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33