一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备制造技术

本发明专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，包括施压机构、承样机构、支撑机构、侵蚀机构、切割机构、注土器、三轴承膜筒，所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中，将承样机构放入侵蚀机构中，所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压得到母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成标准三轴试样，承样机构包括承样筒，承样筒筒壁上均布有圆形孔洞，承样筒孔洞内壁设置有半透膜。采用上述方案后，用以解决现有的高含水率水泥土三轴试样制作困难、水泥土在现场的真实受力和受侵蚀情况模拟程度不高等问题。

A Sampling Equipment for Three-Axis Specimens Simulating the Whole Process Erosion

【技术实现步骤摘要】
一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备
本专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备。
技术介绍
东南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面临的问题，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。同时，东南沿海地区的地下水具有高含盐和弱碱性等特点，而在施工现场水泥土搅拌桩的深度往往大于地下水位，导致施工现场的水泥土在搅拌和养护的过程中都处于环境侵蚀的状态中。常规的室内试样制作是不考虑环境侵蚀的，导致室内结果与现场施工效果的差距较明显，为建筑的设计和施工带来极大的困扰。另外，以软土为主要原料的水泥土因含水量较大，常呈流塑态，传统的三瓣膜法无法将其制成三轴试样。为此我们迫切的需要一种既能完成高含水率水泥土三轴试样制作，又能模拟环境侵蚀的三轴试样的制样设备。目前大连理工大学申请了一种低液限粉质土三轴制样器及制样方法(申请号：CN201210559105.1)可以对低液限的粉质土进行三轴试样制作，能提高试样尺寸精度，但不能解决高含水率试样制作和模拟环境侵蚀的问题。面对越来越多的软土地基加固方法需要以试验进行验证的现状、面对传统三瓣膜法难以完成高含水率水泥土三轴试样制作的问题、面对传统制样器不能模拟水泥土在现场受到的侵蚀情况等问题，我们需要一种能通过分级加载和模拟环境侵蚀的制样过程来模拟水泥土在工地现场的真实情况，使试验结果更接近现场情况。因此，本专利技术人对此做进一步研究，研发出一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，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模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，以解决现有的高含水率水泥土三轴试样制作困难、水泥土在现场的真实受力和受侵蚀情况模拟程度不高等问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，包括施压机构、承样机构、支撑机构、侵蚀机构、切割机构、注土器、三轴承膜筒，所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中，将承样机构放入侵蚀机构中，所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压得到母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成标准三轴试样，承样机构包括承样筒，承样筒筒壁上均布有圆形孔洞，承样筒内壁设置有半透膜。进一步，所述施压机构包括承重板、传力轴、施压固定盖、施压圆盘、受压圆盘，承重板和施压圆盘设置在传力轴两端，施压固定盖设置在传力轴上，受压圆盘用于承接施压圆盘；其中，承重板为直径150mm、厚度15mm的圆盘，传力轴为直径20mm、高200mm的圆柱体；施压固定盖为内直径49.5mm、外直径60mm的圆盖，圆盖顶面中心处设有一个直径为22mm的传力轴孔，传力轴孔两侧设有两个对称分布的过水孔；施压圆盘中心与传力轴固接，施压圆盘均布若干个水气流动孔；受压圆盘主体为受压圆柱体，受压圆柱体顶面开设有十字形凹槽，受压圆柱体侧面开设有四条条形凹槽，十字形凹槽和条形凹槽一起组成排水槽；受压圆柱体外侧为承样筒卡环，承样筒卡环底端与受压圆柱体底端通过底座圆环固接在一起组成卡槽，受压圆柱体底部固接有旋钮。承重板上可以放置不同重量的砝码，为整个装置提供竖向压力，传力轴孔能确保传力轴始终处于竖直方向；过水孔可以在加载前期平衡承样筒与外界环境之间的压力，并能在侵蚀过程中，使侵蚀溶液进入承样筒中，充分侵蚀；水气流动孔用于透水透气，使得被施压圆盘分隔成的上下两部分保持水、气平衡，并能在侵蚀过程中，使侵蚀溶液进入承样筒中，充分侵蚀。进一步，所述支撑机构包括支撑底座、旋钮底座、侵蚀圆筒卡环、泄水口和堵水塞，所述的支撑底座四周设有4条圆弧形支撑脚；旋钮底座为圆柱体凹槽、其位于支撑底座上表面中心处，旋钮底座侧面有两个圆弧形卡齿与受压圆盘上的旋钮匹配，使受压圆盘固定在支撑底座上；所述的侵蚀圆筒卡环为圆环形凹槽，其圆心位于支撑底座的中心处，内部分布有螺纹；所述泄水口位于旋钮底座与侵蚀圆筒卡环之间的圆环处，内部分布有螺纹；所述堵水塞其上部有螺纹，与泄水口内部螺纹匹配。当将堵水塞从支撑底座下面扭紧在泄水口上时，液体不能从泄水口通过。进一步，所述侵蚀机构包括侵蚀圆筒、紧闭螺纹、注水口、出水口，所述紧闭螺纹分布在侵蚀圆筒底部，与侵蚀圆筒卡环内部螺纹匹配，注水口、出水口分别设置在蚀圆筒的下部和上部。进一步，切割机构包括切割钢丝骨架、切割钢丝、切割钢丝把手，所述切割钢丝骨架由2根长100mm、间距65mm，相互平行的圆柱体和一根长65mm、宽、高均5mm的长方体固接而成，所述切割钢丝为固接在切割钢丝骨架上为长65mm、直径0.1mm、间距80mm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，所述的注土器由针头、针管和活塞组成，针管为一端开口一端闭合的空心圆柱，其上分布有刻度尺，针头与封闭的一端固接，并内部相通，活塞为橡皮圆柱体，一端与针管封闭端接触，另一端固接有圆柱体胶棒。进一步，所述三轴承膜筒包括承膜筒、排气管，承膜筒为内直径39.1mm、高80mm的空心圆柱体；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。进一步，所述注水口与电动输液机连接，电动输液机包括输液机工作室、注液口、流速控制器、输液口、输液软管，所述输液机工作室内部布置有电路与储液箱，所述注液口连通输液机工作室内部的储液箱，侵蚀溶液通过注液口注入输液机工作室中的储液箱中；所述流速控制器位于输液口下方，输液口固接在输液机工作室右侧，与储液箱连接，输液口的流速受流速控制器控制；输液软管一端可安装在输液口，一端插入注水口。通过调节流速控制器控制电动输液机的输液速度，流速控制器向左滑动流速减小，流速控制器向右滑动流速增大；使侵蚀溶液从电动输液机中注入侵蚀机构内。进一步，所述出水口处设置有溶液收集机构，所述泄水口下方设置有废液缸。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.通过承样筒和半透膜的结合突破了传统制样器的束缚，可以完成高含水率的水泥土三轴试样的制作。⑵.承重板上放置砝码，能为试样制作提供压力，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.施压固定盖上的传力轴孔可以使传力轴始终处于竖直状态，从而保证试样在制作过程中只受竖向力的作用。过水孔既能在开始施压时进行注水保证承样筒内水泥土始终处于饱和状态，又能在承样筒内水泥土被压缩至侵蚀液面以下时方便侵蚀溶液与水泥土的接触，更加真实的模拟侵蚀环境。⑷.施压圆盘上的水气平衡孔可以透水、透气，保证在制样过程中不会产生负压，方便侵蚀溶液与水泥土的接触，更加真实的模拟侵蚀环境。⑸.受压圆盘上的排水槽和泄水孔可以透水、透气，将施压过程中产生的水和气体排出，受压圆盘上的旋钮与支撑底座上的旋钮底座的结合使受压圆盘可以简单、方便的固定在支撑底座上，保证制样过程的稳定。⑹.切割钢丝和三轴承膜筒的结合能精确将水泥土母体试样切割成直径39.1mm，高80mm的三轴试样，同时能避免在切割过程中对试样产生过大的扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，其特征在于：包括施压机构、承样机构、支撑机构、侵蚀机构、切割机构、注土器、三轴承膜筒，所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中，将承样机构放入侵蚀机构中，所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压得到母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成标准三轴试样，承样机构包括承样筒，承样筒筒壁上均布有圆形孔洞，承样筒孔洞内壁设置有半透膜。

【技术特征摘要】
1.一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，其特征在于：包括施压机构、承样机构、支撑机构、侵蚀机构、切割机构、注土器、三轴承膜筒，所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中，将承样机构放入侵蚀机构中，所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压得到母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成标准三轴试样，承样机构包括承样筒，承样筒筒壁上均布有圆形孔洞，承样筒孔洞内壁设置有半透膜。2.根据权利要求1所述的一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，其特征在于：所述施压机构包括承重板、传力轴、施压固定盖、施压圆盘、受压圆盘，承重板和施压圆盘设置在传力轴两端，施压固定盖设置在传力轴上，受压圆盘用于承接承样筒内的水泥土；其中，承重板为直径150mm、厚度15mm的圆盘，传力轴为直径20mm、高200mm的圆柱体；施压固定盖为内直径49.5mm、外直径60mm的圆盖，圆盖顶面中心处设有一个直径为22mm的传力轴孔，传力轴孔两侧设有两个对称分布的过水孔；施压圆盘中心与传力轴固接，施压圆盘均布若干个水气流动孔；受压圆盘主体为受压圆柱体，受压圆柱体顶面开设有十字形凹槽，受压圆柱体侧面开设有四条条形凹槽，十字形凹槽和条形凹槽一起组成排水槽；受压圆柱体外侧为承样筒卡环，承样筒卡环底端与受压圆柱体底端通过底座圆环固接在一起组成卡槽，受压圆柱体底部固接有旋钮。3.根据权利要求1所述的一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样设备，其特征在于：所述支撑机构包括支撑底座、旋钮底座、侵蚀圆筒卡环、泄水口和堵水塞，所述的支撑底座四周设有4条圆弧形支撑脚；旋钮底座为圆柱体凹槽、其位于支撑底座上表面中心处，旋钮底座侧面有两个圆弧形卡齿与受压圆盘上的旋钮匹配，使受压圆盘固定在支撑底座上；所述的侵蚀圆筒卡环为圆环形凹槽，其圆心位于支撑底座的中心处，内部分布有螺纹；所述泄水口位于旋钮底座与侵蚀圆筒卡环之间的圆环处，内部分布有螺纹；所述堵水塞其上部有螺纹，与泄水口内部螺纹匹配。4.根据权利要求1所述的一种模拟全过程侵蚀的三轴试样的制样...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，王伟，姚凯，李娜，钱彪，方睿，金小军，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，同创工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33