批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置及试验方法制造方法及图纸

批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置及试验方法，所述试验装置包括支撑框架、荷载施加单元、传力单元和制样单元；支撑框架包括底板、台板和立支柱；荷载施加单元包括空气压缩机、气压控制装置和作动器；传力单元设置在底板与台板之间，包括传力主杆、承压主板、传力支杆和承压支板，传力支杆连接承压主板和承压支板并将承压主板上的压力等分传递到承压支板上；制样单元设置在所述传力单元和所述底板之间，包括集水底座、泥浆腔和测量装置；所述试验方法：将配置好的泥浆灌注在泥浆腔内，利用承压板加压将泥浆中水排出，压制成重塑试样。本发明专利技术的有益效果是：可以一次性制备出多个真三轴重塑软粘土试样，试样含水率均匀、对土体的扰动小。

【技术实现步骤摘要】
批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置及试验方法
本专利技术涉及一种批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置及试验方法。
技术介绍
目前土工试验用土主要分为原状土，扰动土和重塑土。其中原状土是从一定深度采用薄壁或厚壁管或者冰冻等方法进行取土，在取土过程中仍不可避免地会对土体产生扰动，所以要取到真正的原状土是非常困难的。在实际取土过程中，取到的土都是扰动过的，除此之外地基土的空间变异度大，难以保证所获取试样的数量和均匀性。因此在难以获得原状试样而又需要系统地探讨试样的静力、动力特性时，一定程度上是依靠室内制备重塑土来完成试验的。除此之外重塑土相对于原状土还具有以下优点：(l)制备试样方便，经济；(2)试样均匀程度高，试验结果可比性好；(3)能够相对容易地控制试样成份、含水率等；(4)同种试样的试验能够重复进行；(5)可以对不同地方的重塑土进行对比，排除结构影响，考虑土颗粒本质。重塑土制样方法常见的有真空抽吸法、分层击实法和泥浆加压固结法。真空抽吸法使用密封膜将试样封住，再通过抽真空产生负压，利用大气压力将土压实固结。这种方法仪器复杂，并且对密封效果要求高而且只能加压到一个大气压强。分层击实法是将湿土分成若干份，每加一份土就进行一定数量的击实。这样得到的重塑试样是不均匀的，而且每一次击实都会产生“上硬下软”的现象，这样得到的试样去进行单元体试验是不合适的。泥浆加压固结法是将取得的土进行风干，之后在研磨成粉进行筛分，再把土粉加水至超过液限的一定含水量搅拌成泥浆，最后将泥浆加压固结得到重塑试样。通过这种方法得到的重塑试样是可以将土体结构完全重塑的，并且均匀，与实际固结情况也是相似的。泥浆加压固结法的关键步骤在于加压固结这一步。目前在土工试验中的泥浆加压固结的方法并没有规范的做法，由于不同的土工仪器有不同的试样尺寸，导致以下问题：l)制样尺寸太小不符合试样要求；2)制样尺寸太大会导致制样时间过长，更重要的是尺寸过大会导致排水路径过长，导致重塑土试样上下含水率不均匀，影响进一步土工试验结果的可靠性；3)有的仪器形状设计不合理，制样、取样时需要多名试验人员，而且由于尺寸和标准试样差距过大还会出现了重塑土试样需要切去大部分的浪费现象。在大量切去多余土样的过程中会严重扰动试样同样会影响土工试验数据的可靠性。因此，如何制备历时短，均匀性好，尺寸合适，不浪费过多人力物力，使用方便且高质量的真三轴重塑软粘土试样，这是问题的关键所在。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种同时制作多个试样、试样含水率均匀、对土体的扰动小的批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置及试验方法。本专利技术所述的一种批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置，其特征在于，包括支撑框架、荷载施加单元、传力单元和制样单元；所述支撑框架包括底板、台板和立支柱，所述台板、所述底板分别水平安装于所述立支柱的上、下两端；以垂直于底板的方向为纵向；所述荷载施加单元包括空气压缩机、气压控制装置和作动器，所述作动器安装于所述台板上，并保持所述作动器的动作端沿纵向伸缩；所述气压控制装置安装在所述作动器的进气口处，并且所述气压控制装置的进气口通过导管与所述空气压缩机的出气口管路连通；所述传力单元设置在所述底板与所述台板之间，包括传力主杆、承压主板、传力支杆和承压支板，所述传力主杆的上端与所述作动器的动作端相连，所述传力主杆的下端可拆卸地安装一块所述承压主板；所述承压主板面向底板的一面均匀安装若干个沿纵向设置的所述传力支杆，每根所述传力支杆的底端均配装一块用于按压在制样单元顶部的所述承压支板，用于等分所述作动器3施加的压力；所述承压主板、所述承压支板均与所述底板平行，且所述承压支板处于同一纵向高度上，相邻所述承压支板之间留有间隙；所述制样单元设置在所述传力单元和所述底板之间，包括集水底座、泥浆腔和测量装置，所述集水底座放置在所述底板上，所述集水底座的表面布设互相连通的排水沟；所述泥浆腔可拆卸地安装在集水底座上，且每个所述泥浆腔对应一块所述承压支板；所述泥浆腔沿纵向设有一供所述承压支板通过的挤压通道；在所述挤压通道的顶部和底部各设置一等尺寸的透水石，所述泥浆腔的腔壁上布满透水孔；所述测量装置与所述排水沟相连通，用于测量从所述泥浆腔中渗出的总排水量。优选的，所述泥浆腔为由四块钢模板围成的可拆卸式方形钢模，高径比为3：1。优选的，所述钢模板上布满透水孔，并且所述钢模板的长边沿长度方向设有固定螺孔，四块所述钢模板通过固定螺栓两两相连，所述钢模板的内壁面贴壁放置不锈钢网。优选的，所述集水底座包括用于集中排水的集水槽和用于固定所述泥浆腔的固定架，所述集水槽放置在所述承压支板正下方的底板上，并在集水槽表面布设多条方环形的排水沟；所述泥浆腔通过固定架固装于集水槽内，并保持所述泥浆腔的排布方式与所述承压支板的排布方式一致。优选的，所述测量装置包括量筒和出水嘴，所述出水嘴设置在集水槽的槽壁上，并与排水沟连通；所述量筒通过排水管所述出水嘴相连通。优选的，所述固定架为由固定横杆和固定竖杆组成的网状支撑架。根据本专利技术所述的一种批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据原状土的液限确定泥浆的土和水的质量比，将原状土烘干并将磨成粉称取需要重量ms，并量出体积Vs，单位为mL。放入泥浆桶中，并加入计算所需水的质量mw1搅拌配置泥浆,其中,ms、mw1单位均为g；(2)固定集水槽的位置，再将固定架拼装在集水槽内；(3)拼装泥浆腔，在泥浆腔内部贴壁放置不锈钢网，在泥浆腔顶部将不锈钢网翻出并固定；称量量筒质量ml1(单位为g)用排水管连接出水嘴，把排水管另一端放到量筒里，准备排水，其中ml1单位为g；(4)将泥浆腔放入集水槽中固定架分割出的固定位置上，并在泥浆腔底部放置透水石；将配置好的泥浆快速加入泥浆腔，然后在泥浆顶部放置透水石，并将承压支板放置在透水石上并记录传力主杆上的刻度值l1,单位为mL；(5)通过作动器施加荷载，并在要求荷载下稳定并固结土样，记录传力主杆上的刻度值，将泥浆中的水排出，并称此时量量筒质量ml2,单位为g；(6)旋动气压控制装置，把承压支板提升起来，取出泥浆腔，将泥浆腔拆开，同时剪开不锈钢网，得到重塑试样；(7)计算得到重塑试样含水率其中mw为原状土的液限确定泥浆土的质量，单位为g。本专利技术的有益效果是：1)考虑真三轴标准试样的尺寸大小，采用尺寸合适的三维排水制样设备，上下面使用透水石，侧面使用不锈钢网进行排水，加快排水固结速度，大大缩短制样时间和节约了劳动力；2)采用3：1的高径比，边长80mm，高度240mm，在这样的高径比下，排水路径相差不大，从而保证试样含水率均匀，可以得到均匀且尺寸接近标准真三轴试样尺寸(75mm*75mm*150mm)的重塑软粘土试样；3)采用气压加载装置提供的压力传递到土体上，通过加压将泥浆中水排出，同时施压多个试样腔体，比较快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置，其特征在于，包括支撑框架、荷载施加单元、传力单元和制样单元；/n所述支撑框架包括底板(11)、台板(4)和立支柱(8)，所述台板(4)、所述底板(11)分别水平安装于所述立支柱(8)的上、下两端；以垂直于底板的方向为纵向；/n所述荷载施加单元包括空气压缩机(1)、气压控制装置(2)和作动器(3)，所述作动器(3)安装于所述台板(4)上，并保持所述作动器(3)的动作端沿纵向伸缩；所述气压控制装置(2)安装在所述作动器(3)的进气口处，并且所述气压控制装置(2)的进气口通过导管与所述空气压缩机(1)的出气口管路连通；/n所述传力单元设置在所述底板(11)与所述台板(4)之间，包括传力主杆(5)、承压主板(6)、传力支杆(7)和承压支板(10)，所述传力主杆(5)的上端与所述作动器(3)的动作端相连，所述传力主杆(5)的下端可拆卸地安装一块所述承压主板(6)；所述承压主板(6)面向底板(11)的一面均匀安装若干个沿纵向设置的所述传力支杆(7)，每根所述传力支杆(7)的底端均配装一块用于按压在制样单元顶部的所述承压支板(10)，用于等分所述作动器(3)施加的压力；所述承压主板(6)、所述承压支板(10)均与所述底板(11)平行，且所述承压支板(10)处于同一纵向高度上，相邻所述承压支板承压主板(10)之间留有间隙；/n所述制样单元设置在所述传力单元和所述底板之间，包括集水底座(15)、泥浆腔(13)和测量装置，所述集水底座(15)放置在所述底板(4)上，所述集水底座(15)的表面布设互相连通的排水沟；所述泥浆腔(13)可拆卸地安装在集水底座上，且每个所述泥浆腔(13)对应一块所述承压支板(10)；所述泥浆腔(13)沿纵向设有一供所述承压支板(10)通过的挤压通道；在所述挤压通道的顶部和底部各设置一等尺寸的透水石，所述泥浆腔(13)的腔壁上布满透水孔；所述测量装置与所述排水沟相连通，用于测量从所述泥浆腔(13)中渗出的总排水量。/n...

【技术特征摘要】
1.批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置，其特征在于，包括支撑框架、荷载施加单元、传力单元和制样单元；
所述支撑框架包括底板(11)、台板(4)和立支柱(8)，所述台板(4)、所述底板(11)分别水平安装于所述立支柱(8)的上、下两端；以垂直于底板的方向为纵向；
所述荷载施加单元包括空气压缩机(1)、气压控制装置(2)和作动器(3)，所述作动器(3)安装于所述台板(4)上，并保持所述作动器(3)的动作端沿纵向伸缩；所述气压控制装置(2)安装在所述作动器(3)的进气口处，并且所述气压控制装置(2)的进气口通过导管与所述空气压缩机(1)的出气口管路连通；
所述传力单元设置在所述底板(11)与所述台板(4)之间，包括传力主杆(5)、承压主板(6)、传力支杆(7)和承压支板(10)，所述传力主杆(5)的上端与所述作动器(3)的动作端相连，所述传力主杆(5)的下端可拆卸地安装一块所述承压主板(6)；所述承压主板(6)面向底板(11)的一面均匀安装若干个沿纵向设置的所述传力支杆(7)，每根所述传力支杆(7)的底端均配装一块用于按压在制样单元顶部的所述承压支板(10)，用于等分所述作动器(3)施加的压力；所述承压主板(6)、所述承压支板(10)均与所述底板(11)平行，且所述承压支板(10)处于同一纵向高度上，相邻所述承压支板承压主板(10)之间留有间隙；
所述制样单元设置在所述传力单元和所述底板之间，包括集水底座(15)、泥浆腔(13)和测量装置，所述集水底座(15)放置在所述底板(4)上，所述集水底座(15)的表面布设互相连通的排水沟；所述泥浆腔(13)可拆卸地安装在集水底座上，且每个所述泥浆腔(13)对应一块所述承压支板(10)；所述泥浆腔(13)沿纵向设有一供所述承压支板(10)通过的挤压通道；在所述挤压通道的顶部和底部各设置一等尺寸的透水石，所述泥浆腔(13)的腔壁上布满透水孔；所述测量装置与所述排水沟相连通，用于测量从所述泥浆腔(13)中渗出的总排水量。


2.如权利要求1所述的批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置，其特征在于：所述泥浆腔(13)为由四块钢模板(25)围成的可拆卸式方形钢模，高径比为3：1。


3.如权利要求2所述的批量制备真三轴重塑软黏土土样的试验装置，其特征在于：所述钢模板(25)上布满透水孔，并且所述钢模板(25)的长边沿长度方向设有固定螺孔，四块所述钢模板(25)通过固定螺栓(17)两两相连，所述钢模板(25)的内壁面贴壁放置不锈钢网(9)。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：史吏，王啸天，金宏旭，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33