CN107966336B - 一种注浆加固土体承压试验模具及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注浆加固土体承压试验模具，包括上盖、制样桶和基座，制样桶与上盖密封连接，制样桶与基座密封连接，制样桶包括对接配合成圆形管状的第一瓣桶和第二瓣桶，第一瓣桶和第二瓣桶均具有水平端，制样桶的上端为第一瓣桶的水平端，制样桶的下端为第二瓣桶的水平端，以第一瓣桶和第二瓣桶相互对接的侧沿对应为第一对接侧沿和第二对接侧沿，第一对接侧沿与第二对接侧沿通过一环形密封件进行密封连接。由于第一瓣桶和第二瓣桶均具有水平端，避免制样桶的通缝上下贯通，从而使环形密封件能够环绕于第一对接侧沿处和第二对接侧沿之间，确保第一对接侧沿和第二对接侧沿完全密封。本发明还提供了一种注浆加固土体承压试验模具的试验方法。

Description

一种注浆加固土体承压试验模具及其试验方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，更具体地说涉及一种注浆加固土体承压试验模具及其试验方法。

背景技术

在建筑工程中，注浆是用适当的方法将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或空隙中，通过置换、填充或挤压等方式以改善其物理力学特性的方法。为了研究注浆所达到的效果往往用注浆试验的试验装置来模拟实际的注浆应用环境，因此，注浆试验的试验装置对于注浆的研究具有重要作用，而其中，试验装置中试验模具为了达到密封性的要求，一般采用一体式的柱状结构，一体式的试验模具密封性较好，但试验结束后，土样脱模较为困难。目前，一般采用挤压脱模或破坏模具的方法取出土样，以进行后续试验。以上两种方法对土样的扰动性较大，甚至会破坏土样，影响后续的试验。

基于此，申请号为“201310166016.5”、名称为“一种承压渗透注浆加固装置及方法”的中国专利，其中注浆桶包括基座和桶本体，桶本体的下部与基座连接，基座上开设有注浆孔，注浆孔通过软管与浆液存储装置连接，桶本体内部设有上透水石和下透水石，上透水石上安装有压头，此压头包括上部的压块和下部的压板，压块和压板之间安装有密封圈，压头开设有出浆孔，而桶本体为圆柱状，由两块拼装板沿桶本体纵轴线拼装而成，两块拼装板在拼装处分别设有翼板，相对的翼板上分别设有匹配的凹槽和凸勒，相对的翼板由高强螺栓连接。采用上述方式后，土样脱模相对简单，但是，由于桶本体由两块拼装板组成，因此桶本体的通缝处密封性较差，容易漏水，而且，因桶本体的通缝延伸至基座上，令密封圈很难安装于两块拼装板组成的通缝处，使得很难对桶本体的通缝处进行密封。同时，申请号为“201410628098.5”、名称为“注浆扩散装置及其试验方法”的中国专利，其包括柱形渗透装置，此柱形渗透装置包括柱形钢管和安装于柱形钢管两端的进口舱室和出口舱室，进口舱室和出口舱室分别设有与舱室内部连通的进浆口和出浆口，柱形钢管由若干节单体钢管使用钢环焊接式快速卡箍接头相互嵌套而成，每节单体钢管由纵向对称的两半圆体相互扣接组成，采用上述方式后，土样脱模相对简单、快速，且不会发生破坏土样的问题，但是，由于每节单体钢管由纵向对称的两半圆体相互扣接组成，因此，单体钢管的扣接处具有通缝，令单体钢管构成的柱形钢管的密封性较差，容易漏水，而且，柱形钢管的两端分别对应安装有进口舱室和出口舱室，因此令密封圈很难安装在通缝处，故而很难对桶本体的通缝处进行密封。

发明内容

本发明的目的是提供一种注浆加固土体承压试验模具，在保证密封的前提下，有效解决注浆模具脱模困难和土样扰动大的问题。

本发明的另一目的是提供一种注浆加固土体承压试验模具的试验方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种注浆加固土体承压试验模具，包括上盖、制样桶和基座，所述制样桶的上端与所述上盖密封连接，所述制样桶的下端与所述基座密封连接，所述制样桶包括对接配合成圆形管状的第一瓣桶和第二瓣桶，所述第一瓣桶和所述第二瓣桶均具有水平端，所述制样桶的上端为所述第一瓣桶的水平端，所述制样桶的下端为所述第二瓣桶的水平端，以所述第一瓣桶和所述第二瓣桶相互对接的侧沿对应为第一对接侧沿和第二对接侧沿，所述第一对接侧沿与所述第二对接侧沿通过一环形密封件进行密封连接。

所述第一瓣桶和所述第二瓣桶均包括环形端和圆弧片，所述圆弧片从所述环形端的边缘处沿所述环形端的轴线方向延伸出来，以环形端与所述圆弧片的侧沿相连的一侧为内侧，相对的一侧为外侧，两所述环形端外侧的端沿分别对应为所述第一瓣桶的水平端端沿和所述第二瓣桶的水平端端沿，并且，所述第一瓣桶上的所述环形端的内侧沿和所述圆弧片的侧沿构成所述第一对接侧沿，所述第二瓣桶上的所述环形端的内侧沿和所述圆弧片的侧沿构成所述第二对接侧沿。

所述环形端的内侧沿和所述圆弧片的侧沿之间圆弧过渡。

所述第一对接侧沿和所述第二对接侧沿的相对应位置处分别开设有供同一所述环形密封件装设于内的安装凹槽。

注浆加固土体承压试验模具还包括箍件，所述箍件包括上箍环和下箍环，所述上箍环和所述下箍环分别间隔地紧密套设于所述制样桶外，且所述上箍环处于所述下箍环的上方。

所述制样桶具有由下至上外径依次渐缩的下段、中间段和上段，且所述上段与所述中间段之间和所述中间段与所述下段之间均斜面过渡，所述上箍环和所述下箍环分别处于对应的倾斜段上，并且，所述下段、所述中间段和所述上段的内径相同。

所述上盖、所述上箍环和所述下箍环上分别开设有多个相对应的安装孔，所述箍件还包括多根拉杆，各所述拉杆分别穿过相对应的安装孔，且各所述拉杆的下端端部均固设于所述基座上，各所述拉杆的上端端部穿出所述上盖；各所述拉杆分别与对应的所述安装孔套接配合。

所述基座上开设有供一注浆接头装设的基座通孔，所述注浆接头的上端与所述基座通孔螺纹连接；所述上盖上开设有供一渗透接头装设的上盖通孔，所述渗透接头的下端与所述上盖通孔螺纹连接；并且，所述注浆接头的上端和所述渗透接头的下端均正对所述制样桶的内部。

所述上盖的底面与所述第一瓣桶的上端沿的相对应位置处分别凹设有用于容纳O型密封圈的第一环形凹槽；所述基座的上侧面与所述第二瓣桶的下端沿的相对应位置处分别凹设有用于容纳第二个O 形密封圈的第二环形凹槽。

一种注浆加固土体承压试验模具的试验方法，包括如下步骤：

(1)、土样准备，按设计试样的体积和密度，计算出制备试样所需土的质量，按计算所需土的质量准备土样，将所需土样按质量平均分成三份；

(2)、将基座放置在水平工作台面上，在所述环形密封件上均匀涂抹密封脂，通过所述环形密封件将所述第一对接侧沿和所述第二对接侧沿密封住，组合成制样桶，随后在所述制样桶的内侧壁均匀涂刷脱模剂，所述制样桶与所述基座进行密封连接；

(3)、准备上箍环、下箍环和多根拉杆，所述上箍环和所述下箍环分别竖向间隔箍设于所述制样桶外，且所述上箍环和所述下箍环套设在各所述拉杆上，各所述拉杆的下端端部焊接在所述基座上；

(4)、将步骤(1)中的三份土样分次放入所述制样桶内，每放置一份土样至所述制样桶内，均对所述制样桶内的土样进行机械压实或人工压实，在添加下一份土样前，刮毛已压实土样的上表面，直至最后一份土样压实完成，即可得到压实土样；

(5)、待步骤(4)完成后，将所述制样桶与所述上盖进行密封连接；

(6)、待步骤(1)-(5)完成后，对所述制样桶进行注浆；

(7)、待步骤(6)完成后，取下所述制样桶，随后取下所述上盖，进行沥干，而后，放入烘干箱，待烘干水分完成后，取下所述上箍环和所述下箍环，并沿所述制样桶的轴线方向对所述第一瓣桶和所述第二瓣桶施加相背离的力，令所述第一瓣桶和所述第二瓣桶错开，取下土样，脱模完成；

(8)、待步骤(1)-(7)完成后，即可得到注浆加固土样。

采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：

1、由于第一瓣桶和第二瓣桶均具有水平端，因此第一对接侧沿不会伸到上盖处、第二对接侧沿不会伸到基座处，避免制样桶的通缝上下贯通，使得环形密封件能够环设于第一对接侧沿处和第二对接侧沿之间，确保第一对接侧沿和第二对接侧沿完全密封，从而确保制样桶的密封性。

2、第一瓣桶和第二瓣桶通过对接的方式组合成制样桶，在保证了制样桶的密封性的前提下，使得制样桶的拆装简单，减少制样桶拆卸时对制样桶内的土样的扰动，有利于土样的完整性和后续试验的进行。

采用上述试验方法后，能够确保试验的准确性，以及有利于后续试验的进行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中第一瓣桶和第二瓣桶的结构示意图。

图3为图1中上箍环的结构示意图。

图中：

1-上盖 2-制样桶

21-第一瓣桶 211-第一对接侧沿

22-第二瓣桶 221-第二对接侧沿

3-基座 41-环形端

42-圆弧片 51-上箍环

52-下箍环 53-拉杆

54-安装孔 61-下段

62-中间段 63-上段

71-注浆接头 72-渗透接头

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

一种注浆加固土体承压试验模具，如图1-3所示，包括上盖1、制样桶2和基座3。

此制样桶2具有上端口和下端口，且制样桶2的上端与上盖1密封连接，将制样桶2的上端口封堵住，制样桶2的下端与基座3密封连接，将制样桶2的下端口封堵住。

具体地，制样桶2的上端沿与上盖1的底面的相对应位置处分别凹设有第一环形凹槽，两第一环形凹槽相对接构成与容纳第一O型密封圈的容纳空间，且此容纳空间与第一O型密封圈相匹配，以使制样桶2和上盖1通过第一O型密封圈进行密封连接。制样桶2的下端沿与基座3的上侧面的相对应位置处分别凹设有第二环形凹槽，两第二环形凹槽相对接构成用于容纳第二个O型密封圈的容纳空间，且此容纳空间与第二O型密封圈相匹配，以使制样桶2和基座3通过第二O 型密封圈进行密封连接。

制样桶2包括第一瓣桶21和第二瓣桶22，第一瓣桶21和第二瓣桶22相互对接构成圆形管状结构，以第一瓣桶21和第二瓣桶22 相互对接的侧沿对应为第一对接侧沿211和第二对接侧沿221，第一瓣桶21和第二瓣桶22均具有水平端，前述的制样桶2的上端为第一瓣桶21的水平端，制样桶2的下端为第二瓣桶22的水平端，并且，第一对接侧沿211和第二对接侧沿221通过环形密封件进行密封连接。由于第一瓣桶21和第二瓣桶22均具有水平端，因此第一对接侧沿211不会伸到上盖1处、第二对接侧沿221不会伸到基座3处，避免制样桶1的通缝上下贯通，使得环形密封件能够环设于第一对接侧沿211和第二对接侧沿221之间，确保第一对接侧沿211和第二对接侧沿221完全密封，从而确保制样桶2的密封性。

在本实施例中，环形密封件为O形密封圈。

如图2所示，第一瓣桶21和第二瓣桶22均包括环形端41和圆弧片42，其中，第一瓣桶21和第二瓣桶22结构相同，故以其中第一瓣桶21为例展开描述。

具体地，圆弧片42从环形端41的边缘处沿环形端41的轴向方向延伸，且圆弧片42的内侧壁与环形端41的内侧壁平滑过渡，以环形端41与圆弧片42的侧沿相互连接的一侧为内侧，环形端41相对的一侧为外侧，此环形端41外侧的端沿即为第一瓣桶21的水平端沿，并且，环形端41的内侧沿和弧形片42的侧沿构成前述的第一对接侧沿211。其中，第二瓣桶22的环形端41的内侧沿和圆弧片42的侧沿构成第二对接侧沿221。并且，第一对接侧沿211向内凹设有第一安装凹槽，第二对接侧沿221对应于第一安装凹槽向内凹设有第二安装凹槽，第一安装凹槽和第二安装凹槽相对接构成容纳空间，此容纳空间与环形密封件相匹配，O型密封圈装设于此容纳空间中，以便第一瓣桶21和第二瓣桶22密封连接，令制样桶2的通缝处密封良好，不易漏水。较佳地，为使环形密封件与第一安装凹槽和第二安装凹槽相互紧密贴合，环形端41的内侧沿和圆弧片42的侧沿之间圆弧过渡。

优选地，第一瓣桶21和第二瓣桶22密封连接后，两圆弧片42 之间的通缝与第一瓣桶21的水平端端面相垂直，为方便土样成型脱模，土样的高度即为两圆弧片42之间通缝的长度，制样桶2内对应于环形端41至环形端41与圆弧片42的连接处之间均填设有两尼龙滤网，且两尼龙滤网之间平铺有粗砂，两尼龙滤网和粗砂总和的高度即为其中一处的环形端41至环形端41与圆弧片42的连接处的高度。

注浆加固土体承压试验模具还包括箍件，此箍件包括上箍环51、下箍环52和多根拉杆53，上箍环51分别间隔地套设于制样桶2外，且上箍环51处于下箍环52的上方。其中，上箍环51和下箍环52结构相同。

具体地，上盖1、上箍环51和下箍环52上分别均匀间隔地开设有多个相对应的安装孔54，即，上盖1、上箍环51和下箍环52上的安装孔54相对应，以便于上述各拉杆53穿过相对应的安装孔，且各拉杆53的下端端部均固设于基座3上，而各拉杆53的上端端部穿出上盖1。其中，各拉杆53分别与对应的安装孔54套接配合，且各安装孔54的孔径长略大于拉杆53的外径长，使得上箍环51和下箍环 52能够在拉杆53上移动，便于后续的安装。其中，各拉杆53均为螺纹杆，安装箍件时，首先，将下箍环52套设于制样桶2外，且下箍环52处于制样桶2的中下段，然后，各拉杆53分别穿过下箍环 52对应的安装孔54，且各拉杆53的下端端部固定于基座3上，随后各拉杆53分别套入固定螺母，以便将制样桶2紧固于基座3上，而后，将上箍环51通过各安装孔与对应拉杆53的配合，套设于制样桶2外，且上箍环51处于制样桶2的中上段，随后各拉杆53分别套入固定螺母，以进一步将制样桶2紧固于基座3上，随后，上盖1采用前述的方式紧固在制样桶2的上端端部处，并且，固定上盖1的各固定螺母均为蝶形螺母。

进一步地，上述制样桶2具有由下至上依次渐缩的下段61、中间段62和上段63，上段63与中间段62之间和下段61与中间段62 之间均斜面过渡，并且，上箍环51处于上段63与中间段62之间的斜面处，下箍环52处于下段61与中间段62之间的斜面处，以确保上箍环51和下箍环52更加箍紧在制样桶2上。其中，制样桶2的内径相同，上箍环51的内径大于上段63的外径、小于上段63与中间段62之间斜面处的外径，下箍环52的内径大于中间段62的外径、小于下段61与中间段62之间斜面处的外径。

在本发明中，基座3上开设有基座通孔，此基座通孔用于装设注浆接头71，且注浆接头71的上端端部与基座通孔螺纹连接；上盖1 上开设有上盖通孔，此上盖通孔用于装设渗透接头72，此渗透接头 72的下端端部与上盖通孔螺纹连接。其中，注浆接头71和渗透接头 72与制样桶2的内部相连通。

本发明还提出根据前述实施例的注浆加固土体承压试验模具的试验方法，包括如下步骤：

(1)、土样准备，按设计试样的体积和密度，计算出制备试样所需土的质量，按计算所需土的质量准备土样，将所需土样按质量平均分成三份；

(2)、将基座3放置在水平工作台面上，在环形密封件上均匀涂抹密封脂，并将环形密封件装设于第一对接侧沿21上的第一安装凹槽和第二对接侧沿22上的第二安装凹槽相对接形成的容纳空间内，以此通过环形密封件将第一对接侧沿211和所述第二对接侧沿221密封住，组合成制样桶2，随后在制样桶2的内侧壁均匀涂刷脱模剂，制样桶2的下端端部与所述基座3进行密封连接；

(3)、准备上箍环51、下箍环52、多根拉杆53、多个固定螺母和多个与拉杆53数量相同的蝴蝶螺母，上箍环51和下箍环52分别间隔箍设于制样桶2外，且上箍环51和下箍环52套设在各拉杆53 上，各拉杆53的下端端部焊接在基座3上，上箍环51和下箍环52 分别通过对应的固定螺母将制样桶2紧固于基座3上；

(4)、待步骤(3)完成后，在制样桶2的底部由下至依次叠设第一尼龙滤网、粗砂和第二尼龙滤网；

(5)、将步骤(1)中的三份土样分次放入制样桶2内，每放置一份土样至制样桶2内，均对制样桶2内的土样进行机械压实或人工压实，在添加下一份土样前，刮毛已压实土样的上表面，直至最后一份土样也添加至制样桶2内压实完成，即可得到压实土样；

(6)、待步骤(5)完成后，在压实土样的上表面由下至上依次叠设第三尼龙滤网、粗砂和第四尼龙滤网，然后上盖1和制样桶2的上端端部进行密封连接；

(7)、将步骤(3)中的各拉杆53的上端端部穿过上盖1，并通过步骤(4)中的各蝶形螺母和对应的拉杆53配合将上盖1和制样桶2进行固定；

(8)、待步骤(1)-(7)完成后，对制样桶2进行注浆，基座3的注浆接头连接注浆管，上盖1的渗透接头连接有渗透管，浆液从注浆管流入到制样桶2内，制样桶2内浆液注满后，浆液从渗透管中流出，注浆试验完成；

(9)、待步骤(8)完成后，旋开步骤(3)中的各固定螺母和步骤(7) 中的各蝶形螺母，取下制样桶2，随后取下上盖1，进行沥干，而后，放入烘干箱，待烘干水分完成后，倒出位于制样桶2内的上端和下端的粗砂，取下上箍环51和下箍环52，并沿制样桶2的轴线方向对第一瓣桶21和第二瓣桶22施加相背离的力，令第一瓣桶21和第二瓣桶22错开，取下土样，脱模完成；

(10)、待步骤(1)-(9)完成后，即可得到注浆加固土体。

需说明的是，步骤(1)中的环形密封件为O型密封圈。

步骤(5)中的机械压实或人工压实为本领域常规的压实方法。

上盖1与制样桶2之间通过第一O型密封圈进行密封连接，基座 3与制样桶2之间的密封连接通过第二O型密封圈进行密封连接，且第一O型密封圈和第二O型密封圈在安装之前，均均匀涂抹有密封脂。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明的权利要求范围。

Claims (8)

1.一种注浆加固土体承压试验模具，包括上盖、制样桶和基座，所述制样桶的上端与所述上盖密封连接，所述制样桶的下端与所述基座密封连接，所述制样桶包括对接配合成圆形管状的第一瓣桶和第二瓣桶，其特征在于：所述第一瓣桶和所述第二瓣桶均具有水平端，所述制样桶的上端为所述第一瓣桶的水平端，所述制样桶的下端为所述第二瓣桶的水平端，以所述第一瓣桶和所述第二瓣桶相互对接的侧沿对应为第一对接侧沿和第二对接侧沿，所述第一对接侧沿与所述第二对接侧沿通过一环形密封件进行密封连接；

所述第一瓣桶和所述第二瓣桶均包括环形端和圆弧片，所述圆弧片从所述环形端的边缘处沿所述环形端的轴线方向延伸出来，以环形端与所述圆弧片的侧沿相连的一侧为内侧，相对的一侧为外侧，两所述环形端外侧的端沿分别对应为所述第一瓣桶的水平端端沿和所述第二瓣桶的水平端端沿，并且，所述第一瓣桶上的所述环形端的内侧沿和所述圆弧片的侧沿构成所述第一对接侧沿，所述第二瓣桶上的所述环形端的内侧沿和所述圆弧片的侧沿构成所述第二对接侧沿；

注浆加固土体承压试验模具还包括箍件，所述箍件包括上箍环和下箍环，所述上箍环和所述下箍环分别间隔地紧密套设于所述制样桶外，且所述上箍环处于所述下箍环的上方。

2.根据权利要求1所述的一种注浆加固土体承压试验模具，其特征在于：所述环形端的内侧沿和所述圆弧片的侧沿之间圆弧过渡。

3.根据权利要求1所述的一种注浆加固土体承压试验模具，其特征在于：所述第一对接侧沿和所述第二对接侧沿的相对应位置处分别开设有供同一所述环形密封件装设于内的安装凹槽。

4.根据权利要求3所述的一种注浆加固土体承压试验模具，其特征在于：所述制样桶具有由下至上外径依次渐缩的下段、中间段和上段，且所述上段与所述中间段之间和所述中间段与所述下段之间均斜面过渡，所述上箍环和所述下箍环分别处于对应的倾斜段上，并且，所述下段、所述中间段和所述上段的内径相同。

5.根据权利要求3所述的一种注浆加固土体承压试验模具，其特征在于：所述上盖、所述上箍环和所述下箍环上分别开设有多个相对应的安装孔，所述箍件还包括多根拉杆，各所述拉杆分别穿过相对应的安装孔，且各所述拉杆的下端端部均固设于所述基座上，各所述拉杆的上端端部穿出所述上盖；各所述拉杆分别与对应的所述安装孔套接配合。

6.根据权利要求1所述的一种注浆加固土体承压试验模具，其特征在于：所述基座上开设有供一注浆接头装设的基座通孔，所述注浆接头的上端与所述基座通孔螺纹连接；所述上盖上开设有供一渗透接头装设的上盖通孔，所述渗透接头的下端与所述上盖通孔螺纹连接；并且，所述注浆接头的上端和所述渗透接头的下端均正对所述制样桶的内部。

7.根据权利要求1所述的一种注浆加固土体承压试验模具，其特征在于：所述上盖的底面与所述第一瓣桶的上端沿的相对应位置处分别凹设有用于容纳O型密封圈的第一环形凹槽；所述基座的上侧面与所述第二瓣桶的下端沿的相对应位置处分别凹设有用于容纳第二个O形密封圈的第二环形凹槽。

8.使用如权利要求7所述的一种注浆加固土体承压试验模具的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、土样准备，按设计试样的体积和密度，计算出制备试样所需土的质量，按计算所需土的质量准备土样，将所需土样按质量平均分成三份；

(2)、将基座放置在水平工作台面上，在所述环形密封件上均匀涂抹密封脂，通过所述环形密封件将所述第一对接侧沿和所述第二对接侧沿密封住，组合成制样桶，随后在所述制样桶的内侧壁均匀涂刷脱模剂，所述制样桶与所述基座进行密封连接；

(3)、准备上箍环、下箍环和多根拉杆，所述上箍环和所述下箍环分别竖向间隔箍设于所述制样桶外，且所述上箍环和所述下箍环套设在各所述拉杆上，各所述拉杆的下端端部焊接在所述基座上；

(4)、将步骤(1)中的三份土样分次放入所述制样桶内，每放置一份土样至所述制样桶内，均对所述制样桶内的土样进行机械压实或人工压实，在添加下一份土样前，刮毛已压实土样的上表面，直至最后一份土样压实完成，即可得到压实土样；

(5)、待步骤(4)完成后，将所述制样桶与所述上盖进行密封连接；

(6)、待步骤(1)－(5)完成后，对所述制样桶进行注浆；

(7)、待步骤(6)完成后，取下所述制样桶，随后取下所述上盖，进行沥干，而后，放入烘干箱，待烘干水分完成后，取下所述上箍环和所述下箍环，并沿所述制样桶的轴线方向对所述第一瓣桶和所述第二瓣桶施加相背离的力，令所述第一瓣桶和所述第二瓣桶错开，取下土样，脱模完成；

(8)、待步骤(1)－(7)完成后，即可得到注浆加固土样。