CN107884248A - 一种饱和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。该装置主要由透水石、环刀、垫环、加载块和水槽组成。环刀的倾斜端面端向上，放置在垫有滤纸的透水石上。环刀的上端放置垫环，垫环有与环刀相对应的倾斜端面。垫环的材质为橡胶，且内置有钢丝环。垫环内从下到上，各钢丝环的直径先减小再增大。环刀和垫环形成的空腔内倒入调制的泥浆，水槽中的水至少淹没透水石下表面。本装置一次可制备一个饱和重塑粘性土土样，简单、快捷。

Description

一种饱和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，提供了一种饱和土样制备装置及其使用方法。

本发明提供的饱和土样制备装置及其使用方法，制备装置主要由透水石、环刀、垫环、加载块和水槽组成；环刀的倾斜端面端向上，放置在垫有滤纸的透水石上，环刀上放置垫环；垫环有与环刀相对应的倾斜端面；垫环的材质为橡胶，且内置有钢丝环，垫环内从下到上，各钢丝环的直径先减小再增大。在垫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，使水面淹没上方透水石厚度的一半处，经过24小时，可得到固结土样。在试样的制备过程中，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石上，最终只需用刮土刀修整环刀的上端，简化了土样的制作。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。本发明中的垫环内配置有数根钢丝环，可保证在压力的作用下，垫环内的泥浆体不发生大的横向变形；垫环斜面端的倾斜方向与环刀的上端倾斜面相对应，使垫环具有较大的竖向变位能力，垫环内的不同直径的钢丝环的排列，可确保钢丝环的加入，不增加橡胶体竖向的刚度，从而使垫环不会消耗过大的压力，保证压力基本上在泥浆中传递。

优选地，所述的垫环高10毫米。该高度可确保有足够的泥浆满足制作土样需要。

优选地，所述的环刀内径61.8毫米、壁厚1.6毫米。

优选地，所述的透水石为圆形板，厚度50毫米，直径100毫米。

优选地，所述的水槽和环刀的材质为不锈钢。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。

所述的饱和土样制备装置的使用方法，包括以下步骤：

1): 准备一个环刀，在环刀内表面涂抹一层凡士林；

2): 在空水槽底部放置一个透水石，把一张滤纸居中放置在该透水石上表面，将环刀端面平整的一端居中放置在滤纸上；

3): 环刀上端放置一个垫环，垫环有斜面的一端与环刀的上端相对；

4): 向环刀和垫环形成的内腔缓慢倒入调制均匀的泥浆，至泥浆上表面与垫环上端平齐；

5): 在垫环上居中放置一张滤纸，在滤纸上居中放置一个透水石，透水石上表面居中放置加载块；

6): 使水槽内水面淹没上方的透水石下表面；

7): 24小时后，泥浆已固结成样，撤去加载块、上方的透水石和垫环，手持底部的透水石，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，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；避免了对土样的二次扰动和挤压变形；便于采用多个该装置，同时制作多个土样；制作简单，成本低，高效、快捷。

附图说明

图1 本发明的结构示意图。

图2 垫环的横断面示意图。

图中标识：1-水槽;2-加载块;3-透水石;4-水;5-滤纸;6-环刀;7-垫环;8-泥浆;9-钢丝环。

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和图2。主要由透水石3、环刀6、垫环7、加载块2和水槽1组成；环刀6内径61.8毫米、壁厚1.6毫米，倾斜端面端向上，放置在垫有滤纸5的透水石3上，环刀6上放置垫环7；垫环7高10毫米，垫环7有与环刀6相对应的倾斜端面；垫环7的材质为橡胶，且内置有钢丝环9，垫环7内从下到上，各钢丝环9的直径先减小再增大。透水石3为圆形板，厚度50毫米，直径100毫米。水槽1和环刀6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，在环刀6内表面涂抹一层凡士林；

2): 在空的水槽1底部放置一个透水石3，把一张滤纸5居中放置在该透水石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上端放置一个垫环7，垫环7有斜面的一端与环刀6的上端相对；

4): 向环刀6和垫环7形成的内腔缓慢倒入调制均匀的泥浆8，至泥浆8上表面与垫环7上端平齐；

5): 在垫环7上居中放置一张滤纸5，在滤纸5上居中放置一个透水石3，透水石3上表面居中放置加载块2；

6): 使水槽1内的水4淹没上方的透水石3下表面；

7): 24小时后，泥浆8已固结成样，撤去加载块2、上方的透水石3和垫环7，手持底部的透水石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，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。与实例一的不同之处在于，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。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 (6)

1.一种饱和土样制备装置，其特征在于：主要由透水石、环刀、垫环、加载块和水槽组成；环刀的倾斜端面端向上，放置在垫有滤纸的透水石上，环刀上放置垫环；垫环有与环刀相对应的倾斜端面；垫环的材质为橡胶，且内置有钢丝环，垫环内从下到上，各钢丝环的直径先减小再增大。

2.如权利要求1所述的饱和土样制备装置，其特征在于：所述的垫环高10毫米。

3.如权利要求1所述的饱和土样制备装置，其特征在于：所述的环刀内径61.8毫米、壁厚1.6毫米。

4.如权利要求1所述的饱和土样制备装置，其特征在于：所述的透水石为圆形板，厚度50毫米，直径100毫米。

5.如权利要求1所述的饱和土样制备装置，其特征在于：所述的水槽和环刀的材质为不锈钢。

6.如权利要求1-9任一项所述的饱和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，在环刀内表面涂抹一层凡士林；

2): 在空水槽底部放置一个透水石，把一张滤纸居中放置在该透水石上表面，将环刀端面平整的一端居中放置在滤纸上；

3): 环刀上端放置一个垫环，垫环有斜面的一端与环刀的上端相对；

4): 向环刀和垫环形成的内腔缓慢倒入调制均匀的泥浆，至泥浆上表面与垫环上端平齐；

5): 在垫环上居中放置一张滤纸，在滤纸上居中放置一个透水石，透水石上表面居中放置加载块；

6): 使水槽内水面淹没至上方的透水石的厚度一半处；

7): 24小时后，泥浆已固结成样，撤去加载块、上方的透水石和垫环，手持底部的透水石，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，即可得到饱和重塑黏性土土样。