可以快速制备不同固结压力海洋结构性黏土的制样装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可以快速制备不同固结压力海洋结构性黏土的制样装置，包括温度控制系统

【技术实现步骤摘要】
可以快速制备不同固结压力海洋结构性黏土的制样装置


[0001]本专利技术涉及一种适用于海洋岩土领域中海洋结构性黏土的室内人工制备
。

技术介绍

[0002]海洋工程建设过程中出现了许多由于地基不稳定或变形过大导致的工程事故，如海洋平台倒塌
、
海底基础失稳
、
海管断裂等
。
海洋黏土在我国近海及毗邻海域分布广
、
厚度大，因此，掌握海洋黏土的工程特性对海洋资源开发和海洋工程建设具有重要意义
。
[0003]由于含盐度高
、
水体环境相对静止
、
存在海洋胶结物等特殊的海洋沉积环境，与陆相沉积黏土相比，海相沉积黏土具有更强的结构性
。
海洋结构性黏土的获取途径有两种：现场采取原状土样和室内人工制备
。
由于海洋环境中钻孔取样比较困难，会引起土样较大程度的扰动，很难获取结构性完好的原状海洋黏土；另外由于海洋土的空间变异性较大，原状海洋黏土的均一性也难以得到保证
。
因此需要在室内人工制备海洋结构性黏土，研究其土在不同应力路径下的应力应变关系和宏微观力学特征
。
[0004]海洋结构性黏土具有高灵敏度和高孔隙性
(
絮凝结构
)
的特征，其的制样方法与重塑黏土的制样类似，主要包括击实法和固结法：击实法是在扰动土样中添加胶凝剂和可溶性材料
、
采用击锤分层击实土样至所需的密度；固结法是将风干土加水配成泥浆
、
然后添加水泥搅拌，倒入制样容器后在一定的静载下固结成样，在泥浆中添加水泥可以产生胶结并增大孔隙比，可以模拟结构性黏土的粒间胶结和大孔隙特征，从而制成微观结构与原状海洋黏土一致的结构性黏土
。
[0005]虽然目前已经有很多制备重塑黏土的制样装置，但通常都不适用于制备海洋结构性黏土，另外由于采用的是恒定压力加载方式
、
制样需要的时间较长，而且一次只能制备一个固结压力下的试样
。
针对现有黏土制样装置存在的问题，本专利技术提供了一种可以快速制备不同固结压力海洋结构性黏土的制样装置
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种可以快速制备不同固结压力海洋结构性黏土的制样装置，可以模拟海洋黏土沉积时的复杂酸碱盐环境和温度环境，一次性快速制备不同固结压力的海洋结构性黏土
。
技术方案如下：
[0007]一种可以快速制备不同固结压力海洋结构性黏土的制样装置，包括温度控制系统
、
加载系统和方形固结桶4，其中，
[0008]方形固结桶4为上部开口的方形柱状结构，包括有机玻璃壁7和保温层，有机玻璃壁7包括前挡板
10、
两侧内壁和后壁，两侧内壁设置有沿不同高度分布的径向凹槽
11
和两条相对的竖向凹槽
17
，两条相对的竖向凹槽
17
分别位于两侧内壁的前端，有机玻璃壁7的前挡板
10
由多个前挡板单元体
15
拼接而成，每个前挡板单元体
15
的两侧均设置有与两侧内壁的相对的竖向凹槽
17
相匹配的侧部凸起
17
，前挡板单元体
15
的上部和下部分别设置有竖向凸体和凹槽，使得各个前挡板单元体
15
在竖直方向上互相嵌入并通过侧部凸起
17
被装配在两
侧内壁的前部，形成可以从上部依次移走前挡板单元体
15
的可分离前挡板；两侧内壁所设置的各个径向凹槽
11
的高度根据相应的前挡板单元体
15
的高度确定，径向凹槽
11
用于在取下相应的前挡板单元体
15
后，切入取土刀
19
以分割土样；
[0009]温度控制系统包括恒温循环仪
1、
循环管
23
，恒温循环仪1用于控制循环管
23
中液体的温度，循环管
23
设置在方形固结桶4的有机玻璃壁外，通过液体在循环管
23
内的循环流动使方形固结桶4内部温度恒定
。
[0010]加载系统包括恒速率加载单元
2、
托板
3、
力传感器
6、
设置在方形固结桶4内并且与其内壁相配合的内盖板
24
和固定横梁
25
，方形固结桶4置于托板3上，恒应变速率加载单元2用于通过托板3向方形固结桶4的底部施加外力，使方形固结桶4以恒定速率向上移动；内盖板
24
通过力传感器6固定连接到固定横梁
25
，位于方形固结桶4内的试样能够以恒定的应变速率发生固结压缩，力传感器6用于测定固结压力的大小
。
[0011]进一步的，所述循环管
23
和保温层设置在有机玻璃壁7的两侧内壁和后壁外表面
。
[0012]进一步的，所述温度控制系统包括用于检测方形固结桶4内试样温度的温度传感器5，温度传感器5与恒温循环仪1电性连接
。
[0013]进一步的，在方形固结桶内盖板
24
处设有排水孔
14。
[0014]进一步的在方形固结桶内盖板
24
与试样之间设置有透水石
13。
[0015]本专利技术的有益效果为：可以一次性制备多级固结压力的黏土试样，模拟海底不同深度的海洋黏土试样
。
可以控制固结容器的温度，以便更好地模拟海洋环境
。
本专利技术可实时测定固结压力的大小并进行反馈记录
。
与传统的恒定压力加载方式相比，可以极大地缩短试样的固结时间
。
利用有机玻璃的透明特性也可以直接观测到试样的固结沉降变形量
。
附图说明
[0016]图1是固结单元结构示意图；
[0017]图2是装置整体剖面图；
[0018]图3是方形固结桶细部构造图；
[0019]图4是前挡板单元体构造及拼接示意图；
[0020]图5是温度控制系统示意图
。
[0021]附图标记如下：
1—
恒温循环仪；
2—
恒速率加载单元；
3—
托板；
4—
方形固结桶；
5—
温度传感器；
6—
力传感器；
7—
有机玻璃壁；
8—
保温棉；
9—
金属外壳；
10—
前挡板；
11—
径向凹槽；
12—
竖向凹槽；
13—
透水石；
14—
排水孔；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可以快速制备不同固结压力海洋结构性黏土的制样装置，包括温度控制系统
、
加载系统和方形固结桶
(4)
，其中，方形固结桶
(4)
为上部开口的方形柱状结构，包括有机玻璃壁
(7)
和保温层，有机玻璃壁
(7)
包括前挡板
(10)、
两侧内壁和后壁，两侧内壁设置有沿不同高度分布的径向凹槽
(11)
和两条相对的竖向凹槽
(17)
，两条相对的竖向凹槽
(17)
分别位于两侧内壁的前端，有机玻璃壁
(7)
的前挡板
(10)
由多个前挡板单元体
(15)
拼接而成，每个前挡板单元体
(15)
的两侧均设置有与两侧内壁的相对的竖向凹槽
(17)
相匹配的侧部凸起
(17)
，前挡板单元体
(15)
的上部和下部分别设置有竖向凸体和凹槽，使得各个前挡板单元体
(15)
在竖直方向上互相嵌入并通过侧部凸起
(17)
被装配在两侧内壁的前部，形成可以从上部依次移走前挡板单元体
(15)
的可分离前挡板；两侧内壁所设置的各个径向凹槽
(11)
的高度根据相应的前挡板单元体
(15)
的高度确定，径向凹槽
(11)
用于在取下相应的前挡板单元体
(15)
后切入取土刀
(19)
以分割土样；温度控制系统包括恒温循环仪
(1)
和循环管
(23)
，恒温循环仪
(1)
用于控制循环管
(23)
中液体的温度，循环管
(23)
设置在方形固结桶
(4)
的有机玻璃壁外，保温层包覆在循环管...

【专利技术属性】
技术研发人员：加瑞，张国帅，王雨秋，尹博艺，张冠骁，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：