CN104316378A - 制备大直径重塑软粘土试样的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备大直径重塑软粘土试样的试验装置,包括主支架，主支架上带有支承平台，支承平台上设置有压滤容器，压滤容器底部设置有过滤装置和过滤水收集装置，所述压滤容器上方设置有承压板，承压板对准压滤容器且固定在施压支架上，施压支架包括穿过支承平台上的通孔向下延伸的竖杆，竖杆下端带有承压杆，所述支承平台下端固定有至少两个耳板，杠杆摆动连接于耳板上，所述杠杆的前端设置有砝码架，所述杠杆后端套接有平衡砝码，所述杠杆架设在承压杆上。本发明结构简单合理，操作方便，能用于开展室内真空预压法联合电渗法加固软涂地基的模型试验，更直观的反映土体固结过程中塑料排水板的弯折情况及土中真空度和孔隙水压力的变化规律。

Description

制备大直径重塑软粘土试样的试验装置

技术领域

本发明涉及一种制备大直径重塑软粘土试样的试验装置, 特别涉及采用泥浆加压固结法制备重塑试样的试验装置。

背景技术

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。目前在泥浆加压固结的方法中并没有规范的做法，有的仪器尺寸太小，不能得到相对较大的重塑试样；有的仪器排水太慢，做一个试样需要的时间太长；有的仪器荷载有限，不能施加较大的荷载，已进行超固结的研究；还有的仪器排水不合理，得到的重塑试样不够均匀，出现了部分硬、部分软的结果。如何施加荷载才能相对较快、较均匀地排除泥浆中的水得到均匀的、尺寸合适的重塑试样，这是问题的关键所在。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种操作更加方便、测量更加精确的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置。

为此，本发明是通过如下方式实现的：制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，其特征是：包括主支架，主支架上带有支承平台，支承平台上设置有压滤容器，压滤容器底部设置有过滤装置和过滤水收集装置，所述压滤容器上方设置有承压板，承压板对准压滤容器且固定在施压支架上，施压支架包括穿过支承平台上的通孔向下延伸的竖杆，竖杆下端带有承压杆，所述支承平台下端固定有至少两个耳板，杠杆摆动连接于耳板上，所述杠杆的前端设置有砝码架，所述杠杆后端套接有平衡砝码，所述杠杆架设在承压杆上。

在上述技术方案的基础上：所述过滤水收集装置为带有边沿的底盘，底盘上以中心为圆点向外依次分布有多个直径逐渐变大的圆形流道，所述底盘上以中心为起点向外设置有至少四条直线流道，所述底盘侧壁上带有出水嘴，出水嘴与底盘上的流道导通。

在上述技术方案的基础上：所述过滤装置包括由三瓣弧形金属瓦构成的圆筒，圆筒的内侧壁上衬有过滤网，圆筒的上端和下端均设置有透水石，所述圆筒设置于底盘内，所述承压板对准圆筒上端的透水石，所述弧形金属瓦上分布有多个侧向滤水孔，所述圆筒的外壁上箍紧有采用螺栓拧紧的外箍。

本发明具有以下特点：（1）采用三维排水，缩短制样时间；（2）采用3：1的杠杆比，最大荷载可以施加到800kPa，从而可以进行不同超固结比的试验；（3）通过量测系统（压缩深度测量、排水体积测量）可以控制和计算制得重塑试样的空隙比和含水率；（4）制样腔体采用三瓣可拆卸结构，在制样完成后的取样操作中，对土体的扰动相对较小。上述特点造成了本发明提供的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，具备操作更加方便、使用范围更广，且测量精度更好的优点。

附图说明

图1为本发明提供的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置的结构平面示意图。

图2为图1的立体结构示意图。

图3为图2中的底盘和压滤容器的分体结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2、图3所示，本发明提供的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，包括主支架1，主支架1上带有支承平台2，支承平台2上设置有压滤容器3，压滤容器3底部设置有过滤装置和过滤水收集装置，所述压滤容器3上方设置有承压板4，所述承压板4配置有压缩深度测量装置，承压板4对准压滤容器3且固定在施压支架6上，施压支架6包括穿过支承平台2上的通孔7向下延伸的竖杆8，竖杆8下端带有承压杆9，所述支承平台2下端固定有至少两个耳板10，杠杆11摆动连接于耳板10上，所述杠杆11的前端设置有砝码架12，所述杠杆11后端套接有平衡砝码13，所述杠杆11架设在承压杆9上。

参照图3所示，为了更好地收集过滤水：所述过滤水收集装置为带有边沿的底盘14，底盘14上以中心15为圆点向外依次分布有多个直径逐渐变大的圆形流道16，所述底盘14上以中心15为起点向外设置有至少四条直线流道17，所述底盘14侧壁上带有出水嘴17，出水嘴17与底盘14上的流道导通。

参照图3所示为了增进排水效率：所述过滤装置包括由三瓣弧形金属瓦18构成的圆筒19，圆筒19的内侧壁上衬有过滤网，一般为不锈钢网，圆筒19的上端和下端均设置有透水石20，所述圆筒19设置于底盘14内，所述承压板4对准圆筒19上端的透水石20，所述弧形金属瓦18上分布有多个侧向滤水孔21，所述圆筒19的外壁上箍紧有采用螺栓拧紧的外箍22。在本实施例中，所述圆筒19采用2：1的高径比，圆筒直径为150mm，高度为300mm。

参照图2所示，为了增进测量精度：所述压缩深度测量装置包括所述支承平台2上设置有的仪表架23，仪表架23上设置有千分表24，千分表24的测量顶头朝下设置并紧压施压支架25的传力杆26。

下面详细描述本发明提供的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置的使用方法：试验时A、在压滤容器中放入用作试样的泥浆，调节平衡砝码13的位置，将杠杆11上的水准管调至水平，平衡加载设备自重；然后把压滤容器3合上，用外箍22箍住；B、在压滤容器3内部贴壁放置不锈钢网11，并在压滤容器3顶部将不锈钢网翻出并固定；C、用导管连接出水嘴17，把导管另一端放到容器里，准备排水；D、将压滤容器3放入集水槽13，并在压滤容器3底部放置透水石20；E、将配置好的泥浆快速加入压滤容器3，然后在泥浆顶部放置透水石20，并将承压板4放置在透水石20上。之后将千分表24固定在仪表架23上的合适位置，将千分表24的测量头与传力杆26顶部接触，记录千分表24上的初始读数，之后通过逐级施加荷载，并在每一级荷载下稳定段时间固结并记录千分表24的读数，将泥浆中的水排出，最终得到重塑试样；F、最后先卸载砝码，把承压板4提升起来，取出压滤容器3，打开外箍22，将三瓣弧形金属瓦18构成的圆筒19拆开，同时剪开不锈钢网，得到重塑试样。   

Claims (5)

1.一种制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，其特征是：包括主支架，主支架上带有支承平台，支承平台上设置有压滤容器，压滤容器底部设置有过滤装置和过滤水收集装置，所述压滤容器上方设置有承压板，所述承压板配置有压缩深度测量装置，承压板对准压滤容器且固定在施压支架上，施压支架包括穿过支承平台上的通孔向下延伸的竖杆，竖杆下端带有承压杆，所述支承平台下端固定有至少两个耳板，杠杆摆动连接于耳板上，所述杠杆的前端设置有砝码架，所述杠杆后端套接有平衡砝码，所述杠杆架设在承压杆上。

2.根据权利要求1所述的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，其特征是：所述过滤水收集装置为带有边沿的底盘，底盘上以中心为圆点向外依次分布有多个直径逐渐变大的圆形流道，所述底盘上以中心为起点向外设置有至少四条直线流道，所述底盘侧壁上带有出水嘴，出水嘴与底盘上的流道导通。

3.根据权利要求2所述的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，其特征是：所述过滤装置包括由三瓣弧形金属瓦构成的圆筒，圆筒的内侧壁上衬有过滤网，圆筒的上端和下端均设置有透水石，所述圆筒设置于底盘内，所述承压板对准圆筒上端的透水石，所述弧形金属瓦上分布有多个侧向滤水孔，所述圆筒的外壁上箍紧有采用螺栓拧紧的外箍。

4.根据权利要求3所述的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，其特征是：所述圆筒采用2：1的高径比，圆筒直径为150mm，高度为300mm。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的制备大直径重塑软粘土试样的试验装置，其特征是：所述压缩深度测量装置包括所述支承平台上设置有的仪表架，仪表架上设置有千分表，千分表的测量顶头朝下设置并紧压施压支架的传力杆。