一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置及使用方法，底座、内筒、外筒及注入帽，利用内筒、外筒及环形支撑座形成试样仓，利用灌入通道及排液槽保证液体的灌入及排出；内筒及外筒使用的模具筒都采用“v”字型卡口所拼接，利用铁棒穿过内筒的小瓣片上的牵引孔，有效避免了对空心圆柱试样的扰动，保证了空心圆柱试样的尺寸的标准性以及试验的可靠性，有效地解决了空心圆柱型微生物固化试样准备过程中细菌液、反应液无法排出及取样时扰动较大的技术问题，保证了试样的完整性，提高了实验结果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置及使用方法
本专利技术涉岩土工程领域，尤其涉及一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置及使用方法。
技术介绍
自上世纪以来，人们渐渐意识到微生物的活动会对土体的物理力学特性产生影响。微生物灌浆加固技术就是利用微生物自身的新陈代谢活动与环境中的一些物质发生一系列的生物化学反应，最后诱导生成碳酸钙沉淀或是其它矿物沉淀，以此来胶结土体达到改善土体性质的目的。目前关于微生物固化砂土力学特性的研究大多是通过静、动三轴仪开展的，但是它们无法模拟主应力旋转等复杂应力路径。相关研究结果指出，主应力轴连续旋转对土体的强度及变形特性有显著影响。为了深入研究复杂应力路径下微生物固化砂土的动力特性，需要借助GDS空心圆柱扭剪仪来模拟工程中遇到的绝大多数复杂应力路径。对于普通的砂土可以直接采用GDS空心圆柱扭剪仪配套的空心圆柱模具来制样；而对于微生物固化土，上述在试样制备过程中需要考虑细菌液和反应液的均匀灌入、反应过程以及废液的排出，上述GDS空心圆柱扭剪仪配套的空心圆柱模具无法实现。经检索，专利“一种基于低强度微生物钙质砂三轴试样制样装置的试验方法(公开号CN106644625A)”公开了一种微生物加固钙质砂的低强度静动三轴试样的制样装置，该装置解决了微生物土试样的加固和低强度微生物土易发生扰动破坏的问题，但是该装置仅适用于实心圆柱样的制备，上述实心圆柱样无法直接用于GDS空心圆柱扭剪仪上；专利“一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置及使用方法(公开号CN103630433A)”公开了一种空心圆柱水泥稳定土试样与养护装置，该装置解决了空心圆柱水泥稳定土制样的均匀密实性、脱模时试样的完整性等问题，但是该装置只适用于空心圆柱水泥稳定土的制样，无法完成微生物固化砂土空心圆柱试样的制备。
技术实现思路
为了解决空心圆柱型微生物固化试样准备过程中细菌液、反应液无法排出及取样时扰动较大的技术问题，本专利技术提出一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置及使用方法，该制样装置操作简单，能够快速实现微生物土空心圆柱试样的制备，同时保证了取样时试样的完整性。为了实现以上目的，本专利技术采取的一种技术方案如下：一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置，包括底座、内筒、外筒及注入帽，内筒在外筒内，其特征在于，所述底座从中间M10螺纹孔由内向外依次设有环形支撑座、多个M5螺纹孔，所述底座通过M5螺纹孔和空心圆柱扭剪仪固定连接，所述环形支撑座内侧设置圆环压板，所述环形支撑座的内壁和圆环压板的外壁之间放置内橡皮膜；所述圆环压板顶端设有环形容置槽Ⅰ、外壁设有环形固定槽Ⅰ，所述环形容置槽Ⅰ用于放置内筒，所述环形固定槽Ⅰ用于固定内橡皮膜底端；所述环形支撑座顶端设有排液槽，所述排液槽底部和排液管道连通，所述排液管道的排液口设于环形支撑座的外壁；所述环形支撑座的外壁设有环形固定槽Ⅱ，所述环形固定槽Ⅱ用于固定外橡皮膜底端；所述外筒由至少三个瓣片通过卡口拼装成整体，将外筒底端套接在环形支撑座外壁并通过紧箍套进行固定；所述内筒、外筒及环形支撑座形成试样仓，所述环形支撑座顶部放置透水板；所述内筒由1个小瓣片和至少两个大瓣片通过卡口拼装成整体，所述小瓣片顶端设有牵引孔；所述注入帽底部从中间M15中空孔从内到外依次设有环形容置槽Ⅲ及环形容置槽Ⅳ，所述环形容置槽Ⅲ用于放置内筒，所述环形容置槽Ⅳ用于放置外筒，所述环形容置槽Ⅲ及环形容置槽Ⅳ之间设有多个均匀分布的注入孔，所述注入帽外壁设有灌入孔，所述灌入孔通过灌入通道和注入孔连通，螺纹杆一端连接M10螺纹孔，另一端穿过M15中空孔并用螺母对注入帽、内筒、外筒及底座进行固定。进一步地，所述内筒的底部成阶梯型，所述圆环压板高度低于环形支撑座高度。进一步地，外筒的圆环瓣片设有吸气孔，所述底座设有进水通道，所述进水通道的出水口设于圆环压板和M10螺纹孔之间，所述进水通道的进水口设于底座的外壁。进一步地，所述灌入通道包含一个半圆环形通道及一个环形通道，所述半圆环形通道和环形通道呈同心分布，所述环形通道在半圆环形通道内侧，所述半圆环形通道和环形通道呈同心分布且在直径方向相互连通，所述多个注入孔在所述直径方向成对称分布且设于环形通道的底部并和环形通道连通，所述半圆环形通道的弧形中间位置和灌入孔相连通。进一步地，所述卡口为“v”字型卡口。进一步地，所述内筒的顶端设有斜切环面Ⅰ，所述外筒的顶端设有斜切环面Ⅱ，所述斜切环面Ⅰ放置于注入帽的环形容置槽Ⅲ用于固定外筒和注入帽，所述斜切环面Ⅱ放置于注入帽的环形容置槽Ⅳ用于固定外筒和注入帽。进一步地，所述制样装置还包括压实器，所述压实器顶端为圆盘，底端为圆弧板，所述圆盘和圆弧板通过圆柱杆连接，所述圆柱杆上设置有刻度。本专利技术还提供一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置的使用方法，包括以下步骤：1)将螺纹杆旋紧在底座上的M10螺纹孔中；2)将内橡皮膜套在圆环压板上，并用橡胶圈将内橡皮膜底端卡接在圆环压板的环形固定槽Ⅰ内，所述圆环压板和环形支撑座呈同心分布；3)组装内筒：将1个小瓣片和至少两个大瓣片的外侧刷上一层凡士林，并通过“v”型卡口组装成内筒，将内筒底端放置于圆环压板的环形容置槽Ⅰ内，所述内橡皮膜沿着内筒外壁延展，并将高于内筒的内橡皮膜扎在螺纹杆上；4)将透水板放置于环形支撑座上；5)在环形支撑座外壁套上外橡皮膜，并用橡胶圈将外橡皮膜底端卡接在环形支撑座的环形固定槽Ⅱ内，所述外橡皮膜沿着螺纹杆的方向延展；6)组装外筒：将至少三个瓣片通过“v”型卡口组装成外筒，将外筒底端套接在环形支撑座外壁并通过紧箍套进行固定，将高于外筒的外橡皮膜反翻到外筒外壁上；7)使用抽气装置通过外筒上的吸气孔抽气，使外橡皮膜紧贴外筒的内壁；8)在透水板上铺设滤纸，采用砂雨法分层装样，并通过压实器整平试样表面，控制试样的高度，从而保证试样的相对密实度，接着在试样顶部铺上滤纸，同时停止抽气；9)盖上注入帽，在注入帽顶部放上顶部压板并拧上螺母，通过螺纹杆将注入帽、外筒、内筒以及底座连接为一个整体的结构；10)封闭排液管道的排液口，通过蠕动泵从灌入孔灌入微生物细菌液，静置一段时间，然后打开排液口排出微生物细菌液；11)再次封闭排液管道的排液口，通过蠕动泵从灌入孔灌入反应液，静置一段时间，然后打开排液口排出反应液；12)反复重复10)、11)的加固过程，直至达到预定加固要求；13)通过蠕动泵从灌入孔灌入去离子水并通过排液口排出，随后将试样及制样装置于烘箱中烘干；14)取下注入帽，用细铁棒穿过内筒的小瓣片上的牵引孔，先抽出小瓣片，再抽出其他多个大瓣片，换上扭剪仪配套的顶部试样帽，将装置置于扭剪仪的底座上，先将仪器顶部固定到空心圆柱扭剪仪上，拆下外筒，再利用底座四周的M5螺纹孔固定到空心圆柱扭剪仪上并放置于压力室外罩内，接着将空心圆柱扭剪仪的水管与底座的进水通道连接，通过空心圆柱扭剪仪往内筒内部及压力室外罩内注水进行实验。本专利技术的有益效果在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置，包括底座、内筒、外筒及注入帽，内筒在外筒内，其特征在于，所述底座从中间M10螺纹孔由内向外依次设有环形支撑座、多个M5螺纹孔，所述底座通过M5螺纹孔和空心圆柱扭剪仪固定连接，所述环形支撑座内侧设置圆环压板，所述环形支撑座的内壁和圆环压板的外壁之间放置内橡皮膜；所述圆环压板顶端设有环形容置槽Ⅰ、外壁设有环形固定槽Ⅰ，所述环形容置槽Ⅰ用于放置内筒，所述环形固定槽Ⅰ用于固定内橡皮膜底端；所述环形支撑座顶端设有排液槽，所述排液槽底部和排液管道连通，所述排液管道的排液口设于环形支撑座的外壁；所述环形支撑座的外壁设有环形固定槽Ⅱ，所述环形固定槽Ⅱ用于固定外橡皮膜底端；/n所述外筒由至少三个瓣片通过卡口拼装成整体，将外筒底端套接在环形支撑座外壁并通过紧箍套进行固定；所述内筒、外筒及环形支撑座形成试样仓，所述环形支撑座顶部放置透水板；所述内筒由1个小瓣片和至少两个大瓣片通过卡口拼装成整体，所述小瓣片顶端设有牵引孔；/n所述注入帽底部从中间M15中空孔从内到外依次设有环形容置槽Ⅲ及环形容置槽Ⅳ，所述环形容置槽Ⅲ用于放置内筒，所述环形容置槽Ⅳ用于放置外筒，所述环形容置槽Ⅲ及环形容置槽Ⅳ之间设有多个均匀分布的注入孔，所述注入帽外壁设有灌入孔，所述灌入孔通过灌入通道和注入孔连通，螺纹杆一端连接M10螺纹孔，另一端穿过M15中空孔并用螺母对注入帽、内筒、外筒及底座进行固定。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置，包括底座、内筒、外筒及注入帽，内筒在外筒内，其特征在于，所述底座从中间M10螺纹孔由内向外依次设有环形支撑座、多个M5螺纹孔，所述底座通过M5螺纹孔和空心圆柱扭剪仪固定连接，所述环形支撑座内侧设置圆环压板，所述环形支撑座的内壁和圆环压板的外壁之间放置内橡皮膜；所述圆环压板顶端设有环形容置槽Ⅰ、外壁设有环形固定槽Ⅰ，所述环形容置槽Ⅰ用于放置内筒，所述环形固定槽Ⅰ用于固定内橡皮膜底端；所述环形支撑座顶端设有排液槽，所述排液槽底部和排液管道连通，所述排液管道的排液口设于环形支撑座的外壁；所述环形支撑座的外壁设有环形固定槽Ⅱ，所述环形固定槽Ⅱ用于固定外橡皮膜底端；
所述外筒由至少三个瓣片通过卡口拼装成整体，将外筒底端套接在环形支撑座外壁并通过紧箍套进行固定；所述内筒、外筒及环形支撑座形成试样仓，所述环形支撑座顶部放置透水板；所述内筒由1个小瓣片和至少两个大瓣片通过卡口拼装成整体，所述小瓣片顶端设有牵引孔；
所述注入帽底部从中间M15中空孔从内到外依次设有环形容置槽Ⅲ及环形容置槽Ⅳ，所述环形容置槽Ⅲ用于放置内筒，所述环形容置槽Ⅳ用于放置外筒，所述环形容置槽Ⅲ及环形容置槽Ⅳ之间设有多个均匀分布的注入孔，所述注入帽外壁设有灌入孔，所述灌入孔通过灌入通道和注入孔连通，螺纹杆一端连接M10螺纹孔，另一端穿过M15中空孔并用螺母对注入帽、内筒、外筒及底座进行固定。


2.根据权利要求1所述的微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置，其特征在于，所述内筒的底部成阶梯型，所述圆环压板高度低于环形支撑座高度。


3.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的微生物固化砂土的空心圆柱试样制样装置，其特征在于，外筒的圆环瓣片设有吸气孔，所述底座设有进水通道，所述进水通道的出水口设于圆环压板和M10螺纹孔之间，所述进水通道的进水口设于底座的外壁。


4.根据权利要求1所述的微生物固化砂土的空心圆柱制样装置，其特征在于，所述灌入通道包含一个半圆环形通道及一个环形通道，所述半圆环形通道和环形通道呈同心分布，所述环形通道在半圆环形通道内侧，所述半圆环形通道和环形通道呈同心分布且在直径方向相互连通，所述多个注入孔在所述直径方向成对称分布且设于环形通道的底部并和环形通道连通，所述半圆环形通道的弧形中间位置和灌入孔相连通。


5.根据权利要求1所述的一种微生物固化砂土的空心圆柱制样装置，其特征在于，所述卡口为“v”字型卡口。


6.根据权利要求1所述的微生物固化砂土的空心圆柱制样装置，其特征在于，所述内筒的顶端设有斜切环面Ⅰ，所述外筒的顶端设有斜切环面Ⅱ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，司胜重，张淑姗，张鑫磊，高洪梅，王志华，
申请(专利权)人：南京工业大学，南京吉欧地下空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32