CN106198137B - 一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备及使用方法 - Google Patents

一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备及使用方法，该设备包括真空饱和缸和位于真空饱和缸内的底座，底座上安装有对开模，对开模顶部安装有固定套管，固定套管通过连杆固定在对开模的顶部，在对开模内壁设有下透水石和分层装入的堆石料和单分子高聚物，在对开模内安装有打击堆石料和单分子高聚物的击实器，在对开模的内壁上设有第二滤纸和土工布套，在底座上设有透水孔。本发明在试验制样过程中对开模内侧设置第二滤纸和土工布套能够有效的阻止高聚物与水发生化学反应后渗透进入对开模内侧的凹槽中，导致试样拆卸困难和试样内部高聚物含量发生变化。

Description

一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备及使用方法
技术领域
本发明涉及一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备及使用方法，属于土木水利工程试验技术领域。
背景技术
随着西部大开发的进展，在我国西南部地区建立了一批高土石坝，由于大坝较高，保证其安全性乃重中之重，故对坝体的加固是一种重要的措施。高聚物强度高、轻质、膨胀性好、具有黏结力，已经广泛应用于岩土工程的众多领域。高聚物加入堆石料后静动力特性是评价高聚物注浆后土石坝的抗震稳定性的前提条件，目前关于高聚物注浆堆石料静动力特性的研究尚不多见，因此有必要开展这方面的研究，开发相应的注浆仪器设备。
常规三轴制样过程中一般采用三开模或对开模，为减小模具与试样之间的摩擦一般在模具内壁涂抹凡士林，该方法并不适用于高聚物注浆堆石料制样，高聚物与成模桶之间的粘结力较大，采用常规的模具很难拆卸。
在本发明之前，“专利ZL201410069835.2：粗粒土高聚物注浆三轴试验制样器及其使用方法”公开了一种堆石料高聚物注浆三轴试验制样器，该制样器的对开模直接与加入高聚物的试样接触，虽然内壁涂有凡士林，但拆样时对开模仍会与试样粘结在一起。此外，由于高聚物与堆石料并不能完全均匀混合，在拆样后试样外侧难免会有颗粒掉落，损坏试样。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备及使用方法，可以方便的拆卸对开模，在进行抽气饱和时，水能够从试样底部和侧面同时进入，与高聚物充分反应，操作简单。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备，包括真空饱和缸和位于真空饱和缸内的底座，底座上安装有对开模，对开模顶部安装有固定套管，固定套管通过连杆固定在对开模的顶部，在对开模内壁设有下透水石和分层装入的堆石料和单分子高聚物，在对开模内安装有打击堆石料和单分子高聚物的击实器，在对开模的内壁上设有第二滤纸和土工布套，在底座上设有透水孔；所述对开模的顶端设有圆环槽，所述固定套管包含对开圆柱形本体和圆柱形本体两侧延伸的安装凸台，在对开圆柱形本体两端分别设有与圆环槽配合的圆形凸台，对开圆柱形本体一端设有圆环状的限位板，在打击结束之后，堆石料上依次铺设第一滤纸和上透水石，翻转圆柱形本体，使得限位板压住上透水石。
作为优选，所述对开模的内壁上设有纵横交错的凹槽。
作为优选，所述凹槽宽度为1～5mm。
作为优选，所述对开模包含第一模具本体和第二模具本体，所述第一模具本体和第二模具本体均为半圆形模具，在第一模具本体和第二模具本体上分别设有连接板，连接板上设有固定器和旋转分离器，固定器为连接板上设有的通孔，通孔内插入螺栓固定两个连接板；旋转分离器为第一模具本体或第二模具本体中的一个模具的连接板设有的螺纹孔，通过旋转螺栓挤压分离第一模具本体和第二模具本体。
作为优选，所述土工布套的内直径大于对开模内直径1～5％。
一种上述的单分子高聚物堆石料三轴制样设备的使用方法，包括以下步骤：
(1)在底座上放置下透水石，安装对开模、固定套管和连杆；
(2)在对开模内侧放置第二滤纸和土工布套；
(3)在下透水石上铺设2～4层第一滤纸，采用分层击实的方案进行制样，对于每一分层先填入分层厚度的1/2～3/4的堆石料，在堆石料表面倒入单分子高聚物，再填入分层剩余的堆石料并用击实器击实至设定的高程；如此反复，直至所有的分层击实完成；
(4)拆下固定套管，在堆石料顶端放置2～4层第一滤纸和上透水石，翻转固定套管，通过连杆进行固定；
(5)把整个装置放入真空饱和缸中，对其进行抽气饱和，抽真空时间30～60分钟，饱和过程中气缸内部水位上升速度为0.5～1.0mm/s，整个装置在水中静置1～4小时；
(6)取出整个装置，拆除固定套管上的固定器，并旋转分离器，拆除固定套管；
(7)拆除对开模上的固定器，并旋转分离器，使对开模与试样脱离，取出试样进行试验，整个试样制备完成。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)试验制样过程中在对开模内侧设置第二滤纸和土工布套能够有效的阻止高聚物与水发生化学反应后渗透进入对开模内侧的凹槽中，导致试样拆卸困难和试样内部高聚物含量发生变化；
(2)土工布套直径大于对开模内直径1～5％，一方面能够有效的约束在拆样过程中由于扰动而导致周边颗粒的滚动和滑落，另一方面避免在剪切过程中由于试样受压膨胀而对试样造成的约束影响，也能够避免因堆石料颗粒尖锐划破试样外层的橡皮膜；
(3)对开模内侧开设水平和垂直交错的凹槽，并与试样底座上的透水石和试样底座中部若干贯通上下的孔的联通，有利于水能够较为均匀的从试样四周进入其内部，似得高聚物化学反应更为均匀。
(4)进行抽气饱和时，可以调节饱和缸的进水阀门来控制进水速度，能够有效的保证高聚物与水发生充分的化学反应。
附图说明
图1为本发明的制样器结构示意图；
图2为本发明进行饱和时的结构示意图；
图3为图2中固定套管结构示意图；
图4为图1中试样底座结构示意图；
图5为图1中对开模结构展开示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图5所示，本发明的一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备，包括真空饱和缸13和位于真空饱和缸13内的底座1，真空饱和缸13一侧有透明玻璃窗口，能够方便的测量饱和缸内部水位的变化，底座1上安装有对开模5，对开模5顶部安装有固定套管2，固定套管2通过连杆6固定在对开模5的顶部，在对开模5内壁设有下透水石3和分层装入的堆石料4和单分子高聚物，在对开模5内安装有打击堆石料4和单分子高聚物的击实器15，在对开模5的内壁上设有第二滤纸10和土工布套9，在底座1上设有透水孔；所述对开模5的顶端设有圆环槽，所述固定套管2包含对开圆柱形本体和圆柱形本体两侧延伸的安装凸台，对开圆柱形本如果不采用对开对于堆石高聚物存在制样后体积会发生部分膨胀，导致拆卸困难，安装凸台与连杆连接，在对开圆柱形本体两端分别设有与圆环槽配合的圆形凸台，对开圆柱形本体一端设有圆环状的限位板，在打击结束之后，堆石料4上依次铺设第一滤纸7和上透水石8，翻转圆柱形本体，使得限位板压住上透水石8。
在本发明中，所述对开模5的内壁上设有纵横交错的凹槽，所述凹槽宽度为1～5mm，凹槽与位于底座1的贯穿底座1的透水孔连通，便于饱和时水的流入。
在本发明中，所述对开模5包含第一模具本体和第二模具本体，所述第一模具本体和第二模具本体均为半圆形模具，在第一模具本体和第二模具本体上分别设有连接板，连接板上设有固定器11和旋转分离器12，固定器11为连接板上设有的通孔，通孔内插入螺栓固定两个连接板；旋转分离器12为第一模具本体或第二模具本体中的一个模具的连接板设有的螺纹孔，通过旋转螺栓挤压分离第一模具本体和第二模具本体。
在本发明中，所述土工布套9的内直径大于对开模5内直径1～5％，固定套管2内直径等于对开模5的内直径。
一种上述的单分子高聚物堆石料4三轴制样设备的使用方法，包括以下步骤：
(1)在底座1上放置下透水石3，安装对开模5、固定套管2和连杆6；
(2)在对开模5内侧放置第二滤纸10和土工布套9；
(3)在下透水石3上铺设2～4层第一滤纸7，采用分层击实的方案进行制样，对于每一分层先填入1/2～3/4的堆石料4，在堆石料4表面倒入单分子高聚物，再填入剩余的堆石料4并用击实器15击实至设定的高程；如此反复，直至所有的分层击实完成；
(4)拆下固定套管2，在堆石料4顶端放置2～4层第一滤纸7和上透水石8，翻转固定套管2，通过连杆6进行固定；
(5)把整个装置放入真空饱和缸13中，对其进行抽气饱和，抽真空时间30～60分钟，饱和过程中气缸内部水位上升速度为0.5～1.0mm/s，整个装置在水中静置1～4小时；
(6)取出整个装置，拆除固定套管2上的固定器11，并旋转分离器12，拆除固定套管2；
(7)拆除对开模5上的固定器11，并旋转分离器12，使对开模5与试样脱离，取出试样进行试验，整个试样制备完成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种单分子高聚物堆石料三轴制样设备，其特征在于：包括真空饱和缸和位于真空饱和缸内的底座，底座上安装有对开模，对开模顶部安装有固定套管，固定套管通过连杆固定在对开模的顶部，在对开模内壁设有下透水石和分层装入的堆石料和单分子高聚物，在对开模内安装有打击堆石料和单分子高聚物的击实器，在对开模的内壁上设有第二滤纸和土工布套，所述土工布套的内直径大于对开模内直径1～5％，在底座上设有透水孔；所述对开模的顶端设有圆环槽，所述固定套管包含对开圆柱形本体和圆柱形本体两侧延伸的安装凸台，在对开圆柱形本体两端分别设有与圆环槽配合的圆形凸台，对开圆柱形本体一端设有圆环状的限位板，在打击结束之后，堆石料上依次铺设第一滤纸和上透水石，翻转圆柱形本体，使得限位板压住上透水石；所述对开模的内壁上设有纵横交错的凹槽；所述对开模包含第一模具本体和第二模具本体，所述第一模具本体和第二模具本体均为半圆形模具，在第一模具本体和第二模具本体上分别设有连接板，连接板上设有固定器和旋转分离器，固定器为连接板上设有的通孔，通孔内插入螺栓固定两个连接板；旋转分离器为第一模具本体或第二模具本体中的一个模具的连接板设有的螺纹孔，通过旋转螺栓挤压分离第一模具本体和第二模具本体。
2.根据权利要求1所述的单分子高聚物堆石料三轴制样设备，其特征在于：所述凹槽宽度为1～5mm。
3.一种如权利要求1所述的单分子高聚物堆石料三轴制样设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在底座上放置下透水石，安装对开模、固定套管和连杆；
(2)在对开模内侧放置第二滤纸和土工布套；
(3)在下透水石上铺设2～4层第一滤纸，采用分层击实的方案进行制样，对于每一分层先填入分层厚度的1/2～3/4的堆石料，在堆石料表面倒入单分子高聚物，再填入分层剩余的堆石料并用击实器击实至设定的高程；如此反复，直至所有的分层击实完成；
(4)拆下固定套管，在堆石料顶端放置2～4层第一滤纸和上透水石，翻转固定套管，通过连杆进行固定；
(5)把整个装置放入真空饱和缸中，对其进行抽气饱和，抽真空时间30～60分钟，饱和过程中气缸内部水位上升速度为0.5～1.0mm/s，整个装置在水中静置1～4小时；
(6)取出整个装置，拆除固定套管上的固定器，并旋转分离器，拆除固定套管；
(7)拆除对开模上的固定器，并旋转分离器，使对开模与试样脱离，取出试样进行试验，整个试样制备完成。
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