CN106198144A - 重塑土真空‑加载联合制样装置 - Google Patents

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董全杨
施佳豪
�谷川�
王军
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Abstract

本发明公开了一种重塑土真空‑加载联合制样装置，包括加压装置、固结装置、承载平台和立柱，所述立柱固定在承载平台上，加压装置与立柱铰接，所述固结装置设置在承载平台上。该装置排水速度快，制样效率高，既实现了足够大的压力，也提高了试验效率并很好的解决了高含水率细颗粒粘土制样的问题。

Description

重塑土真空-加载联合制样装置
技术领域
本发明涉及土木工程土工试验领域，尤其适合重塑土样的制备。
背景技术
在土工试验中，试验用土主要分为原状土和重塑土，原状土虽然保留了现场土体的工程特性，但由于其存在取样困难、造价高、试样均匀性差等缺点。在土工试验中往往较多采用重塑土。
目前重塑土制备的方法主要有分层击实法、抽真空法和泥浆固结法。分层击实法是将土体分成一定等份，加入每一份土后进行一定次数的击实。分层击实法制备重塑土试样制样速度较快，但难以控制击实效果，制得的试样一般不均匀。抽真空法是采用密封膜将试样整体封住，再通过抽真空产生负压，利用负压使土体排水固结。这种方法对密封效果要求高而且只能加压到一个大气压强，固结压力一般小于100kPa。泥浆固结法是将试验用土进行风干并研磨成粉，再将土粉配制成一定含水量的泥浆，通过固结装置将泥浆加压固结得到重塑土试样。泥浆固结法与实际土体固结情况相似，并且制样过程可控性高，操作简易，因此，常常受到试验者的青睐。
但在泥浆固结法中，装置一般只能上下表面排水，排水通道有限，制样周期长，严重影响了制样的效率。有些科研机构需要对超固结土进行研究，试样制备过程中需要较高的固结压力，传统制样设备的压力装置已不能满足试验的需求。对于含水率高、颗粒细小的软粘土泥浆，由于传统的制样方法存在技术缺陷，易使粘土颗粒溢出，很难制出均匀的试样，不能满足试验要求。
因此，土工试验中急需一种能够产生较高固结压力，排水速度快，制样效率高，可用于高含水率细颗粒土的重塑土制样装置。
发明内容
鉴于背景技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种重塑土真空-加载联合制样装置，排水速度快，制样效率高，既实现了足够大的压力，也提高了试验效率并很好的解决了高含水率细颗粒粘土制样的问题。
本发明是采取如下技术方案来完成的： 一种重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：包括加压装置、固结装置、承载平台和立柱，所述立柱固定在承载平台上，加压装置与立柱铰接，所述固结装置设置在承载平台上。
所述固结装置包括底座、内器壁和外器壁，所述底座设置有内凹槽和外凹槽，内器壁底部固定在内凹槽内并与内凹槽里的密封圈紧密接触，外器壁底部固定在外凹槽内并与外凹槽里的密封圈紧密接触。
所述加压装置包括加载杆、平衡锤和砝码，砝码连接在加载杆前端，所述平衡锤固定在加载杆尾端，所述加载杆与立柱之间连接有安全杆，所述加载杆上设置有加压顶杆。
所述外器壁为双层器壁，第一层器壁和第二层器壁之间包裹有滤网，并通过喉箍箍紧，所述第一层器壁和第二层器壁均由三瓣活动板组成，活动板均匀设置有若干排水孔。
所述内器壁由四瓣活动板组成，内器壁外侧包裹一层过滤网，通过扎带与内器壁固定，内器壁内部由顶杆支撑，活动板上均布排水孔。
所述内器壁与外器壁之间形成环形容器，环形容器底部铺设有环形透水石Ⅰ，搅拌均匀的泥浆倒入环形容器内，泥浆上表面铺设一层环形透水石Ⅱ，环形加载板放置在环形透水石Ⅱ的上方，密封桶扣压在环形加载板上方，塑料膜覆盖在密封桶和环形加载板上方。
密封桶上表面设有凹槽，所述凹槽形状与加压顶杆下表面相匹配。
所述外器壁外侧设有环形真空室，真空室装有真空表。
所述底座底部装有滑动装置，所述底座下方连接有盛水盘，盛水盘底部设置有多个排水阀，排水阀通过引流管与分流瓶连接，所述分流瓶同时连接有真空泵。
承载平台上与滑动装置相对的位置设置有滑动轨道，滑动装置在滑动轨道内滑动，所述滑动轨道在加载区和装取样区均设置有固定滑动装置的螺栓。
本发明有益效果如下：
1，所述装置联合砝码加载和真空负压两种加载方式，对泥浆进行加压固结，能够产生较高的固结压力，同时也能满足制备超固结土的需求。
2，所述内器壁、外器壁和底座上设置有若干排水孔，通过加压顶杆向下施压，使泥浆中的水份从各个角度排除，效率更高，大大提高了装置的制样效率。
3，装填试样和取样时，滑动装置沿滑动轨道至装取样区，极大的便利了试样的装取，同时外器壁和内器壁均由活动板组成，取样时均可拆除，避免对制备完成土样造成扰动。
4，滑动轨道在装取样区和加载区均设置有固定滑动装置的螺栓，保证了固结装置在装取样和加压过程中保持固定。
5，塑料膜覆盖在密封桶和环形加载板上方，外器壁外侧设置有环形真空室，使环形容器整体处于密闭的空间内，盛水盘底部的设有若干排水阀，连接分流瓶和真空泵，通过排水阀可以施加负压，并使固结排出的水能够顺利排出，排水速度更快。
6，所述加载杆与立柱之间连接有安全杆，以免在装拆样时发生安全事故，使装取样时安全性能更高。
7，内器壁外侧以及外器壁夹层之间设置有滤网，能够颗粒细小的颗粒从排水孔中溢出，能够用于高含水率细颗粒土试样的制备，大大提高了装置的应用范围。
附图说明
图1为本发明提供的重塑土真空-加载联合制样装置的剖面结构示意图。
图2为图1中的重塑土真空-加载联合制样装置的固结装置的剖面结构示意图。
图3为图2中的重塑土真空-加载联合制样装置的固结装置的底座结构示意图。
图4为图2中的重塑土真空-加载联合制样装置的固结装置的内器壁结构示意图。
具体实施方式
附图表示了本实用新型的技术方案及其实施例，下面再结合附图进一步描述其实施例的各有关细节。
参照图1、图2、图3、图4所示，本发明提供的一种重塑土真空-加载联合制样装置，包括加压装置1、固结装置2、承载平台3和立柱4，所述立柱4固定在承载平台3上，加压装置1与立柱4铰接，所述固结装置2设置在承载平台3上，所述固结装置2包括底座5、内器壁6和外器壁7，所述底座5设置有内凹槽8和外凹槽9，内器壁6底部固定在内凹槽8内并于内凹槽里的密封圈紧密接触，外器壁7底部固定在外凹槽9内并于外凹槽里的密封圈，所述外器壁7为双层器壁，第一层器壁10和第二层器壁11之间包裹有滤网12，并通过喉箍13箍紧，所述第一层器壁11和第二层器壁12均由三瓣活动板组成，活动板均匀设置有若干排水孔，外器壁7的外侧设有环形真空室13，真空室13装有真空表14，所述内器壁6由四瓣活动板组成，内器壁6外侧包裹一层过滤网15，通过扎带与内器壁6固定，内器壁6内部由顶杆16支撑，活动板上均布排水孔，所述内器壁6与外器壁7之间形成环形容器17，所述加压装置1包括加载杆18、平衡锤19和砝码20，砝码20连接在加载杆18前端，所述平衡锤19固定在加载杆18尾端，所述加载杆18与立柱4之间连接有安全杆20，所述加载杆18上设置有加压顶杆21，所述底座5底部装有滑动装置22，承载平台3上与滑动装置22相对的位置设置有滑动轨道，滑动装置22在滑动轨道内滑动，所述滑动轨道在加载区23和装取样区24均设置有固定滑动装置的螺栓25，所述底座下方连接有盛水盘26，盛水盘26底部设置有多个排水阀27，排水阀27通过引流管28与分流瓶29连接，所述分流瓶29同时连接有真空泵30，装填试样时将固结装置2滑至装取样区24，通过轨道下方的螺栓25固定固结装置，在环形容器17底部铺设有环形透水石Ⅰ31，搅拌均匀的泥浆32倒入环形容器17内，泥浆上表面铺设一层环形透水石Ⅱ33，环形加载板34放置在环形透水石Ⅱ33的上方 ，密封桶35扣压在环形加载板34上方， 密封桶上35表面设有凹槽36，所述凹槽36形状与加压顶杆21下表面相匹配，塑料膜37覆盖在密封桶35和环形加载板34上方，装填试样完毕后，打开真空泵30，查看真空表14是否漏气，将固结装置沿轨道滑至加载区23，通过螺栓25固定在承载平台3上，打开安全杆20，使加压顶杆21对准密封桶上方的凹槽36加压，水分从内器壁6、外器壁7和底座5的排水孔排至盛水盘26，水份通过排水阀27经引流管28排至分流瓶29，完成固结，可以根据试验方案，来选择调整真空泵30压力和砝码20数量，进行固结。

Claims (10)

1.一种重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：包括加压装置、固结装置、承载平台和立柱，所述立柱固定在承载平台上，加压装置与立柱铰接，所述固结装置设置在承载平台上。
2.根据权利要求1所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：所述固结装置包括底座、内器壁和外器壁，所述底座设置有内凹槽和外凹槽，内器壁底部固定在内凹槽内并于内凹槽里的密封圈紧密接触，外器壁底部固定在外凹槽内并于外凹槽里的密封圈。
3.根据权利要求1所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：所述加压装置包括加载杆、平衡锤和砝码，砝码连接在加载杆前端，所述平衡锤固定在加载杆尾端，所述加载杆与立柱之间连接有安全杆，所述加载杆上设置有加压顶杆。
4.根据权利要求1或2所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：所述外器壁为双层器壁，第一层器壁和第二层器壁之间包裹有滤网，并通过喉箍箍紧，所述第一层器壁和第二层器壁均由三瓣活动板组成，活动板均匀设置有若干排水孔。
5.根据权利要求根据权利要求1或2所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：所述内器壁由四瓣活动板组成，内器壁外侧包裹一层过滤网，通过扎带与内器壁固定，内器壁内部由顶杆支撑，活动板上均布排水孔。
6. 根据权利要求根据权利要求4或5所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：所述内器壁与外器壁之间形成环形容器，环形容器底部铺设有环形透水石Ⅰ，搅拌均匀的泥浆倒入环形容器内，泥浆上表面铺设一层环形透水石Ⅱ，环形加载板放置在环形透水石Ⅱ的上方 ，密封桶扣压在环形加载板上方，塑料膜覆盖在密封桶和环形加载板上方。
7.根据权利要求根据权利要求3或6所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：密封桶上表面设有凹槽，所述凹槽形状与加压顶杆下表面相匹配。
8.根据权利要求4所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：所述外器壁外侧设有环形真空室，真空室装有真空表。
9.根据权利要求2所述的重塑土真空-加载联合制样装置，其特征是：所述底座底部装有滑动装置，所述底座下方连接有盛水盘，盛水盘底部设置有多个排水阀，排水阀通过引流管与分流瓶连接，所述分流瓶同时连接有真空泵。
10.根据权利要求1或9所述的重塑图真空-加载联合制样装置，其特征是：承载平台上与滑动装置相对的位置设置有滑动轨道，滑动装置在滑动轨道内滑动，所述滑动轨道在加载区和装取样区均设置有固定滑动装置的螺栓。
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