CN107817151A - 一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法，属于土工实验研究领域。该装置主要由透水板、环刀、套环、压样活塞、加载块和水槽组成。环刀为对半式，倾斜的端面向上，放置在垫有滤纸的透水板上。环刀的上方放置套环，套环有与环刀相对应的倾斜端面。套环的内径与环刀的相等，在环刀和套环形成的空腔内倒入调制的泥浆，水槽中的水淹没套环上端面。本装置一次可制备一个饱和重塑粘性土土样，避免了对土样的扰动，操作简单、加快了土样的制备。

Description

一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及土工实验研究领域，特别涉及一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法。

背景技术

在饱和黏性土地区进行基础工程施工时，地基或路基常常出现较大的沉降。为了研究及控制地基或路基的沉降，需要对饱和黏性土地区的地基土或路基土的流变特性和渗透特性进行试验研究。饱和原状黏性土土样常常不易获得，试验研究以室内试验为主，且多以饱和重塑黏性土土样为研究对象。目前，制备饱和重塑黏性土土样的方法有击实法和泥浆固结法。由于击实法制备的土样常常出现分层现象，密实度不够均匀，制备出的土样还需要在饱和器中饱和，制备试样流程复杂，耗时较长，目前使用较少。泥浆固结法主要靠静力加载，能较好地模拟天然土体在自重等长期荷载作用下的固结过程，可得到不同孔隙比的饱和黏性土土样，制备的土样密实度均匀，被广泛应用。泥浆固结法制备土样时使用固结筒，在土样达到所需要的孔隙比后，需要将制备的土样从固结筒中推出，这将会对土样造成一次扰动；随后再用环刀取样，土样又容易产生挤压变形；也可能使部分土样与环刀内壁不能紧密接触。这些因素都会对试验结果造成很大的影响，亟待对现有装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法。

本发明提供的饱和重塑黏性土土样制备装置，主要由透水板、环刀、套环、压样活塞、加载块和水槽组成；环刀为对半式，倾斜的端面朝上，放置在垫有滤纸的透水板上；环刀上放置套环，套环有与环刀相对应的斜端面；压样活塞采用透水石制作而成；水槽内的水淹没套环的上端面。在套环和环刀形成的空腔内注入调制均匀的泥浆后，配置预定重量的加载块，并向水槽内注入水，使水面淹没套环的上端面，经过24小时，可得到固结土样。在土样的制备过程中，泥浆始终处于饱和状态，可以得到饱和重塑黏性土土样。环刀的底部隔一张滤纸放置在透水板上，最终只需用刮土刀修整环刀的上端，简化了土样的制作，避免了对土样的一次扰动。在土样和环刀分离时，因为环刀是对半式的，避免了对土样的再次扰动。虽然该装置一次只能制备一个满足要求的饱和重塑黏性土土样，但由于构造简单，可在一个大水槽内一次安放多个该装置，同时可得到所需要数量的土样。

优选地，所述套环与环刀所形成的空腔圆柱的内径等于环刀的内径。

优选地，所述的套环高40毫米。套环的高度需满足安装压样活塞的需要，应便于对压样活塞的导向，起到稳定作用。

优选地，所述的环刀内径61.8毫米，壁厚2.6毫米。所述的环刀可以为非标准环刀，加大的壁厚，可以确保压力作用下环刀的内径变化小，保证最终土样的尺寸。

优选地，所述的透水板为圆形板，厚度50毫米，直径100毫米。因要承受一定的压力，要求有足够的厚度，不致在操作过程中，压碎透水板。

优选地，所述的水槽、环刀和套环的材质为不锈钢。保证所得到的土样不被铁锈污染，也为了增加该装置的使用寿命。

所述的饱和重塑黏性土土样制备装置的使用方法，主要包括以下步骤：

1): 准备一个环刀，旋紧相应的螺栓组件，使环刀形状固定，在环刀内表面涂抹一层凡士林；

2): 在无水的水槽底部放置一个透水板，把一张滤纸居中放置在该透水板上表面，将环刀端面平整的一端居中放置在滤纸上；

3): 环刀上端放置一个套环，套环有斜面的一端与环刀的上端相对；

4): 向环刀和套环形成的内腔缓慢倒入调制均匀的泥浆，至泥浆上表面至环刀顶端后，继续倒入，直至泥浆上表面距离套环上端15毫米；

5): 在套环内的泥浆上表面居中放置一张滤纸，再安装压样活塞，压样活塞上表面居中放置加载块；

6): 向水槽内注水，使水面淹没套环上端面；

7): 24小时后，泥浆已固结成样，撤去加载块、压样活塞和套环，手持底部的透水板，取出环刀和土体的结合体，用刮土刀修整环刀内土样的上表面，再旋松螺母，使土样与环刀片的内壁脱开，即可得到饱和重塑黏性土土样。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在试样的制作过程中，泥浆始终处于饱和状态，从而得到饱和试样；避免了对土样的扰动和挤压变形；便于采用多个该装置，同时制作多个土样；操作简单，成本低，可加快了土样的制备。另外，本装置中的环刀可以独立使用，代替标准环刀制作土样，便于手持，也可避免对土样的扰动。

附图说明

图1 本发明的结构示意图。

图2 环刀的俯视示意图。

图3 显示连接构造的环刀的侧视示意图。

图4 环刀片侧视示意图。

图中标识：1-水槽;2-加载块;3-透水板;4-水;5-滤纸;6-环刀;7-套环;8-泥浆;9-压样活塞;10-环刀片;11-螺栓;12-螺母;13-耳板;14-连接柄;15-销钉;16-螺栓孔;17-销钉孔。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案进行了描述，但本发明并不限于这个实施例。

实施例1

该实施例以制备1个高度20毫米的饱和重塑黏性土土样为例，制备装置参见图1-图4。制备装置主要由透水板3、环刀6、套环7、压样活塞9、加载块2和水槽1组成；环刀6为对半式，组装的一侧接缝采用销钉15连接：每个环刀片10焊接有连接柄14，端部有销钉孔17；组装的另一侧接缝采用由螺栓11和螺母12组成的螺栓组件连接：每个环刀片10上焊接有耳板13，耳板13上有螺栓孔16。环刀6倾斜的端面朝上，放置在垫有滤纸5的透水板3上；环刀6上放置套环7，套环7有与环刀6相对应的斜端面；压样活塞9采用透水石制作而成；水槽1内的水淹没套环7的上端面。套环7与环刀6所形成的空腔圆柱的内径等于环刀的内径。套环7高40毫米。环刀6的高度为20毫米，内径61.8毫米，壁厚2.6毫米。透水板3为圆形板，厚度50毫米，直径100毫米。水槽1、环刀6和套环7的材质为不锈钢。制备土样主要包括以下步骤：

1): 准备一个环刀6，旋紧螺栓组件，使两个环刀片10密贴，在环刀6内表面涂抹一层凡士林；

2): 在无水的水槽1底部放置一个透水板3，把一张滤纸5居中放置在该透水板3上表面，将环刀6端面平整的一端居中放置在滤纸5上；

3): 环刀6上端放置一个套环7，套环7有斜面的一端与环刀6的上端相对；

4): 向环刀6和套环7形成的内腔缓慢倒入调制均匀的泥浆8，至泥浆8上表面至环刀6顶端后，继续倒入，直至泥浆8上表面距离套环7上端15毫米；

5): 在套环7内的泥浆8上表面居中放置一张滤纸5，再安装压样活塞9，压样活塞9上表面居中放置加载块2；

6): 向水槽1内注入水4，使水面淹没套环7上端面；

7): 24小时后，泥浆8已固结成样，撤去加载块2、压样活塞9和套环7，手持底部的透水板3，取出环刀6和土体的结合体，用刮土刀修整环刀6内土样的上表面，再旋松螺母12，使土样与环刀片10的内壁脱开，即可得到饱和重塑黏性土土样。

实施例2

本实例制备一组相同的土样，共3个，土样高度为40毫米。与实例一的不同之处在于，环刀6的高度为40毫米，在同一个水槽1内制备这3个土样，各装置的其余组成部分完全相同，制备步骤相同。可同时制备3个相同的土样。

上述具体实施方式的描述仅用于说明本发明,而不用于限制本发明的权利保护范围。

Claims (7)

1.一种饱和重塑黏性土土样制备装置，其特征在于：主要由透水板、环刀、套环、压样活塞、加载块和水槽组成；环刀为对半式，倾斜的端面朝上，放置在垫有滤纸的透水板上；环刀上放置套环，套环有与环刀相对应的斜端面；压样活塞采用透水石制作而成；水槽内的水淹没套环的上端面。

2.如权利要求1所述的饱和重塑黏性土土样制备装置，其特征在于：所述套环与环刀所形成的空腔圆柱的内径等于环刀的内径。

3.如权利要求1所述的饱和重塑黏性土土样制备装置，其特征在于：所述的套环高40毫米。

4.如权利要求1所述的饱和重塑黏性土土样制备装置，其特征在于：所述的环刀内径61.8毫米，壁厚2.6毫米。

5.如权利要求1所述的饱和重塑黏性土土样制备装置，其特征在于：所述的透水板为圆形板，厚度50毫米，直径100毫米。

6.如权利要求1所述的饱和重塑黏性土土样制备装置，其特征在于：所述的水槽、环刀和套环的材质为不锈钢。

7.如权利要求1-6项所述的饱和重塑黏性土土样制备装置的使用方法，包括以下步骤：

1): 准备一个环刀，旋紧相应的螺栓组件，使环刀形状固定，在环刀内表面涂抹一层凡士林；

2): 在无水的水槽底部放置一个透水板，把一张滤纸居中放置在该透水板上表面，将环刀端面平整的一端居中放置在滤纸上；

3): 环刀上端放置一个套环，套环有斜面的一端与环刀的上端相对；

4): 向环刀和套环形成的内腔缓慢倒入调制均匀的泥浆，至泥浆上表面至环刀顶端后，继续倒入，直至泥浆上表面距离套环上端15毫米；

5): 在套环内的泥浆上表面居中放置一张滤纸，再安装压样活塞，压样活塞上表面居中放置加载块；

6): 向水槽内注水，使水面淹没套环上端面；

7): 24小时后，泥浆已固结成样，撤去加载块、压样活塞和套环，手持底部的透水板，取出环刀和土体的结合体，用刮土刀修整环刀内土样的上表面，再旋松螺母，使土样与环刀片的内壁脱开，即可得到饱和重塑黏性土土样。