CN106053182A - 一种粘土试样的制备装置和制备方法 - Google Patents

Abstract

一种粘土试样的制备装置和制备方法，所述的制备装置由土料槽、压盖、左挡板、右挡板、加压螺栓、连接杆六部分连接而成；左、右挡板分别安装在土料槽两端，由连接杆组固定于土料槽两端；压盖下端内嵌于土料槽内部，由加压螺栓连接压盖和土料槽。所述的装置制作出的土样，无分层击实，可用于测量土抗拉实验。所述的制备方法步骤：1）制备准备；2）组装装置；3）填土；4）压实土料；5）取出试样；6）清洁保存。本发明解决了传统方式制作出的土样无法进行拉力实验的问题，而且制作过程省时省力，土样不存在分层时出现薄弱面，轴向性质均匀。

Description

一种粘土试样的制备装置和制备方法

技术领域：

本发明涉及岩土力学中一种重要的实验装置及方法，尤其涉及对于土样抗拉强度测定时土样制备的装置以及制备方法。

背景技术：

随着土力学特性研究的精确性提高，尤其是土坡塌方、地表、土石坝开裂、射流破土等领域的发展，土体抗拉强度的准确测量显得日益重要，而土样的优劣对测量的准确性影响极大。目前普遍采用沿轴向分层击实的制样方法，主要用于三轴实验时进行试样的压剪破坏，但这种方式制备的土样用于拉伸实验时，会存在如下问题：（1）各层击实时，人为干扰严重，击实强度无法保证一致，击实过程中含水率变化也较大，这使得土样沿轴向性质不均；（2）在分层处，尽管土样通过打毛处理，但仍使整个土样产生人为薄弱面，拉伸时试样极易沿着该分层面拉断，无法反应土样由于土粒自身粘性引起的抗拉强度。

发明内容：

本发明所需要解决的问题:解决上述传统击实方法制作的土样造成土样轴向性质不均、分层处存在薄弱面、无法进行抗拉强度实验的缺陷，提供一种新型的土样的制备装置以及制备方法。

本发明采用的技术方案：

一种粘土试样的制备装置，其特征在于：包括土料槽、压盖、左挡板、右挡板、连接杆组、加压螺栓、推土杆以及出土孔盖；

所述土料槽包括一个U型槽以及设置在U型槽两端的土料槽耳板，所述土料槽耳板上设置若干螺栓孔，所述U型槽底部为半圆弧度的槽，槽两边为垂直槽壁；

所述左挡板和右挡板分别安装在土料槽的两侧，所述左挡板和右挡板两侧开有通孔，所述连接杆组有两组，包括第一连接螺杆组和第二连接螺杆组，所述第一连接螺杆组和第二连接螺杆组分别通过通孔将左挡板、土料槽以及右挡板固定在一起，

所述压盖为T型状，T型状的两个上端为压盖耳板，所述压盖耳板上设置与土料槽耳板相对应的螺栓孔，所述T型状的下端顶部设置一个半圆弧度的槽，所述压盖契合嵌入土料槽内，土料槽和压盖的两个半圆弧度的槽形成一个密闭的圆柱空间，所述加压螺栓通过设置于土料槽和压盖中相应的螺栓孔将整个装置固定；

所述左挡板在正对圆柱空间的位置上设置出土孔盖孔，所述出土孔盖与出土孔盖孔螺纹连接，所述右挡板在靠着圆柱空间的位置上设置一个圆形凹槽，所述圆形凹槽的中央位置设置一个推杆孔；

所述推土杆包括一个圆盘和一个推杆，所述推杆插入推杆孔，使得圆盘与圆形凹槽对应契合。

一种粘土试样的制备方法，步骤如下：

第一步，制备准备

根据需要配置一定含水率的实验用土料，并密闭放置一昼夜；准备好相应备土工具，包括：挑土刀、凡士林、刷子、与土样等径的圆盘、木锤以及相应紧固扳手；

第二步，组装装置

分别在压盖、土料槽以及左挡板、出土孔盖、右挡板、推土杆的内侧壁面涂上适当凡士林，然后将出土孔盖拧在左挡板上，推土杆安装于右挡板上，再通过连接杆组将左、右挡板固定在土料槽两侧，保证挡板与土料槽下侧平齐，形成一个两端带有挡板的U型槽；

第三步，填土

根据所需干密度称量一定质量土料，依次分批放置在U型槽内，防止土料散落，结块土料需分散后填入，两侧挡板处土料适当填实，可适当振动土料槽促进土粒密实；

第四步，压实土料

盖上压盖，用木锤轻敲压盖上部四周，待其降到加压螺栓行程内时，拧上加压螺栓，按左右间隔位置逐渐拧紧螺栓，以确保土料受力均衡，直至土料槽和压盖间无缝隙为止；

第五步，取出试样

先松开加压螺栓，然后拧开出土孔盖，再慢慢旋转推土杆，使土样从左挡板上的出土孔盖孔被推出来，再松开左、右挡板的连接螺母，最后测量试样的质量和直径等参数后密封保存，以待实验；

第六步，清洁保存

清洗装置各部分并晾晒或风干，注意防止压盖下口发生碰撞，干燥后再组装在一起存放。

本发明具有的优点：

本土样制作的装置，可以一次压实土料，无需多次击实，耗时少，含水率变化小，操作简单；

通过径向加载施加压力，土样压制均匀，有利于提高土样实验精度；

本土样制作装置具有推土结构，取出土样过程简单，可靠。

土样无轴向的制作缺陷，可防止轴向拉伸实验时沿缺陷面断裂而无法反映土粒自身粘性所产生的抗拉特性。

附图说明

图1为土样制备装置三维图；

图2 为土样制备装置俯视图；

图3为土样制备装置侧视图；

图4 为压盖三维图；

图5为土料槽三维图；

图6 为左挡板三维图；

图7 为右挡板半剖图；

图8 为推土杆；

图9 为出土孔盖；

图10为土样制备原理图。

附图标注说明：1、土料槽，1-1、土料槽耳板，2、压盖，2-1、压盖耳板，3、左挡板，3-1、出土孔盖孔，4、右挡板，4-1、圆形凹槽，4-2、推杆孔，5、连接杆组，5-1、第一连接螺杆组，5-2、第二连接螺杆组，6、加压螺栓，7、推土杆，7-1、推杆，7-2、圆盘，8、出土孔盖，9、螺栓孔。

具体实施方式

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，一种粘土试样的制备装置，包括土料槽1、压盖2、左挡板3、右挡板4、连接杆组5、加压螺栓6、推土杆7以及出土孔盖8；

土料槽1包括一个U型槽以及设置在U型槽两端的土料槽耳板1-1，土料槽耳板1-1上设置若干螺栓孔9，U型槽底部为半圆弧度的槽，槽两边为垂直槽壁；

左挡板3和右挡板4分别安装在土料槽1的两侧，左挡板3和右挡板4两侧开有通孔，连接杆组5有两组，包括第一连接螺杆组5-1和第二连接螺杆组5-2，第一连接螺杆组5-1和第二连接螺杆组5-2分别通过通孔将左挡板3、土料槽1以及右挡板4固定在一起，

压盖2为T型状，T型状的两个上端为压盖耳板2-1，压盖耳板2-1上设置与土料槽耳板1-1相对应的螺栓孔9，T型状的下端顶部设置一个半圆弧度的槽，压盖2契合嵌入土料槽1内，土料槽1和压盖2的两个半圆弧度的槽形成一个密闭的圆柱空间，加压螺栓6通过设置于土料槽1和压盖2中相应的螺栓孔9将整个装置固定；

左挡板3在正对圆柱空间的位置上设置出土孔盖孔3-1，出土孔盖8与出土孔盖孔3-1螺纹连接，右挡板4在靠着圆柱空间的位置上设置一个圆形凹槽4-1，圆形凹槽4-1的中央位置设置一个推杆孔4-2；

推土杆7包括一个圆盘7-2和一个推杆7-1，推杆7-1插入推杆孔4-2，使得圆盘7-2与圆形凹槽4-1对应契合。

如图4所示，一种粘土试样的制备方法，利用上述的装置。其步骤如下：

第一步，制备准备

根据需要配置一定含水率的实验用土料，并密闭放置一昼夜；准备好相应备土工具，包括：挑土刀、凡士林、刷子、与土样等径的圆盘、木锤以及相应紧固扳手；

第二步，组装装置

分别在压盖2、土料槽1以及左挡板3、出土孔盖8、右挡板4、推土杆7的内侧壁面涂上适当凡士林，然后将出土孔盖8拧在左挡板3上，推土杆7安装于右挡板4上，再通过连接杆组将左、右挡板固定在土料槽1两侧，保证挡板与土料槽1下侧平齐，形成一个两端带有挡板的U型槽；

第三步，填土

根据所需干密度称量一定质量土料，依次分批放置在U型槽内，防止土料散落，结块土料需分散后填入，两侧挡板处土料适当填实，可适当振动土料槽1促进土粒密实；

第四步，压实土料

盖上压盖2，用木锤轻敲压盖上部四周，待其降到加压螺栓6行程内时，拧上加压螺栓6，按左右间隔位置逐渐拧紧螺栓，以确保土料受力均衡，直至土料槽1和压盖2间无缝隙为止；

第五步，取出试样

先松开加压螺栓6，然后拧开出土孔盖8，再慢慢旋转推土杆7，使土样从左挡板3上的出土孔盖孔3-1被推出来，再松开左、右挡板的连接螺母，最后进行质量和直径的测量后密封保存，以待实验；

第六步，清洁保存

清洗装置各部分并晾晒或风干，注意防止压盖2下口发生碰撞，干燥后再组装在一起存放。

Claims (2)

1.一种粘土试样的制备装置，其特征在于：包括土料槽、压盖、左挡板、右挡板、连接杆组、加压螺栓、推土杆以及出土孔盖；

所述土料槽包括一个U型槽以及设置在U型槽两端的土料槽耳板，所述土料槽耳板上设置若干螺栓孔，所述U型槽底部为半圆弧度的槽，槽两边为垂直槽壁；

所述左挡板和右挡板分别安装在土料槽的两侧，所述左挡板和右挡板两侧开有通孔，所述连接杆组有两组，包括第一连接螺杆组和第二连接螺杆组，所述第一连接螺杆组和第二连接螺杆组分别通过通孔将左挡板、土料槽以及右挡板固定在一起，

所述压盖为T型状，T型状的两个上端为压盖耳板，所述压盖耳板上设置与土料槽耳板相对应的螺栓孔，所述T型状的下端顶部设置一个半圆弧度的槽，所述压盖契合嵌入土料槽内，土料槽和压盖的两个半圆弧度的槽形成一个密闭的圆柱空间，所述加压螺栓通过设置于土料槽和压盖中相应的螺栓孔将整个装置固定；

所述左挡板在正对圆柱空间的位置上设置出土孔盖孔，所述出土孔盖与出土孔盖孔螺纹连接，所述右挡板在靠着圆柱空间的位置上设置一个圆形凹槽，所述圆形凹槽的中央位置设置一个推杆孔；

所述推土杆包括一个圆盘和一个推杆，所述推杆插入推杆孔，使得圆盘与圆形凹槽对应契合。

2. 一种基于权利要求1所述的一种粘土试样的制备方法，其特征在于：所述步骤为：

第一步，制备准备

根据需要配置一定含水率的实验用土料，并密闭放置一昼夜；准备好相应备土工具，包括：挑土刀、凡士林、刷子、与土样等径的圆盘、木锤以及相应紧固扳手；

第二步，组装装置

分别在压盖、土料槽以及左挡板、出土孔盖、右挡板、推土杆的内侧壁面涂上适当凡士林，然后将出土孔盖拧在左挡板上，推土杆安装于右挡板上，再通过连接杆组将左、右挡板固定在土料槽两侧，保证挡板与土料槽下侧平齐，形成一个两端带有挡板的U型槽；

第三步，填土

根据所需干密度称量一定质量土料，依次分批放置在U型槽内，防止土料散落，结块土料需分散后填入，两侧挡板处土料适当填实，可适当振动土料槽促进土粒密实；

第四步，压实土料

盖上压盖，用木锤轻敲压盖上部四周，待其降到加压螺栓行程内时，拧上加压螺栓，按左右间隔位置逐渐拧紧螺栓，以确保土料受力均衡，直至土料槽和压盖间无缝隙为止；

第五步，取出试样

先松开加压螺栓，然后拧开出土孔盖，再慢慢旋转推土杆，使土样从左挡板上的出土孔盖孔被推出来，再松开左、右挡板的连接螺母，最后进行质量和直径的测量后密封保存，以待实验；

第六步，清洁保存

清洗装置各部分并晾晒或风干，注意防止压盖下口发生碰撞，干燥后再组装在一起存放。