CN111678754B - 一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置 - Google Patents

一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111678754B
CN111678754B CN202010637447.5A CN202010637447A CN111678754B CN 111678754 B CN111678754 B CN 111678754B CN 202010637447 A CN202010637447 A CN 202010637447A CN 111678754 B CN111678754 B CN 111678754B
Authority
CN
China
Prior art keywords
confining pressure
platform
sample
pressure liquid
compaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010637447.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111678754A (zh
Inventor
蔺彦玲
任宇哲
邱子航
侯新宇
马露
袁娇娇
缪云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Open University of Jiangsu City Vocational College
Original Assignee
Jiangsu Open University of Jiangsu City Vocational College
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Open University of Jiangsu City Vocational College filed Critical Jiangsu Open University of Jiangsu City Vocational College
Priority to CN202010637447.5A priority Critical patent/CN111678754B/zh
Publication of CN111678754A publication Critical patent/CN111678754A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111678754B publication Critical patent/CN111678754B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0048—Hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0222—Temperature
    • G01N2203/0228—Low temperature; Cooling means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025—Geometry of the test
    • G01N2203/0256—Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置。在制备试样过程中，通过将分层击实锤的螺纹杆头安装在重力横梁上的螺纹筒中，利用重力横梁自身的重力静压试样，并同时可以用击实锤提供击实功及振动，提出了一种静压与锤击联合制样法。在围压罩内注入围压液达到注满时，设置的围压液防溢装置能通过空心密闭金属球的浮力，堵住围压液控制口，防止围压液的溢出。当三轴试验完成后，放出围压液，或由于橡皮膜的破损，导致橡皮膜内试样土颗粒堵塞围压液管道时，通过分离围压罩和试样平台，围压液收集槽会收集大量泼洒的围压液，通过打开围压液收集槽孔洞螺栓将围压液回收利用。适合在岩土工程试验设备领域推广应用。

Description

一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置
技术领域
本发明涉及岩土工程制样方法及测试装置的技术领域，具体涉及一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置。
背景技术
进行三轴试验无粘性土试样的制备时，通常情况下使用锤击法或振动法使试样密实，而在无法施加振动波的三轴试验装置上，一般采用锤击法：在三轴试验装置试样平台外套一层橡皮膜，并用橡皮筋固定于三轴试验装置试样平台上，在橡皮膜外搭设三瓣膜，在橡皮膜内依此放置透水石和滤纸并填一定质量的无粘性土，分层锤击成圆柱体砂土样。进行三轴试验粘性土试样的制备时，通常情况下使用锤击法或静压法使试样密实，在三瓣膜模具中先涂上凡士林类润滑材质，再填入一定质量的粘性土，用击实锤分层击实或静压的方法完成粘性土试样制备，取下粘性土试样，套上橡皮膜，再用橡皮筋固定在三轴试验装置试样平台上。现有的制样方法有一定的局限性，在研究介于无粘性土与粘性土之间的过渡土性质时，试样的配制往往包含无粘性土成分和粘性土成分，特殊地，在制备模拟海底土样成分的含钙质砂软粘土高密实度土样时，使用锤击法，巨大的击实功会使钙质砂颗粒发生破碎，从而影响到颗粒级配，无法配制成准确密实度的土样。使用静压法，则会大幅度增加制样时间，降低试验效率。且在使用锤击法制样时，击实锤若未保持垂直于击实面的角度，则会造成制备试样歪斜、试样制备不均匀等问题。同时，每一层分层击实完成的判定测量步骤复杂，缺乏一种击实完成的简易判定标准。此外，在围压罩内注入围压液时，由于围压罩时不透明金属材质，当围压液注满时，会出现围压罩顶部喷液的现象，造成围压液的浪费。当三轴试验完成后，放出围压液，总会导致样本平台上有围压液残留；有时由于橡皮膜的破损，导致橡皮膜内试样土颗粒堵塞围压液管道，此时，只能通过分离围压罩和试样平台来拆样维修，其会导致围压液的泼洒，造成大量围压液的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种静压与锤击联合制样装置，包括三轴仪底座、试样平台、横梁柱和重力横梁，包括分层击实锤，其可拆卸连接于重力横梁下方中心处，所述分层既击实锤包括竖直对正杆，所述竖直对正杆的下部从上到下依次设置击实平台、若干均与分布的分层扣和击实锤(403)底，竖直对正杆上还设置有一对可拆卸的限位卡扣，限位卡扣安装于任意相邻分层扣之间，竖直对正杆位于击实平台的上方滑动套设有击实锤。
进一步的，所述竖直对正杆的上端设置有螺纹杆头，所述重力横梁下方中心处设置有用于和螺纹杆头连接的螺纹筒。
一种三轴试验装置，包括试样平台和围压罩，所述试样平台包括有与围压罩连接的第三平台，第三平台(609)上设置有围压液收集装置。
进一步的，所述围压液收集装置包括第三平台上开设的环形的围压液收集槽，围压液收集槽内向下开设有围压液收集槽孔洞并安装有围压液收集槽孔洞螺栓。
进一步的，试样平台从上到下依次包括：
第一平台，其上设置有反压孔洞；
第二平台，其上设置有围压液精密控制口(604)并安装堵头一，反压孔洞与其中一个围压液精密控制口连通，还设置有围压液大口径控制口以及温控传感器接口，第二平台侧壁设置有密封结构；
第四平台，其上设置有若干管道预留孔洞,其内侧与围压液精密控制口、围压液大口径控制口一一对应连接，外侧用于设置阀门并连接真空泵；
第五平台，第五平台和第四平台之间设置有隔热泡沫层，第五平台下设置有平台底座，用于承载整个静压机构。
试验机构还包括试样顶帽，安装于击实完成后的试样上方，试样顶帽上带有试样顶帽连通管，所述试样顶帽连通管与其中一个围压液精密控制口连接；
试验机构还包括围压罩，围压罩包括围压室，围压室底部与第三平台可拆卸连接，围压室上端插设有轴力传力杆，所述轴力传力杆底部为轴力施加器，顶部开设传力杆顶端凹槽，围压室内设置有温控装置，围压室顶部还设置有围压液防溢装置；
试验机构还包括传力球，其与重力横梁下方中心处可拆卸连接，传力球与轴力传力杆顶端的传力杆顶端凹槽配合连接；试验机构还包括设置于横梁柱上的用于固定重力横梁的限位螺母。
进一步的，所述第三平台向外水平延伸设置有第三平台外缘，并在第三平台外缘设置若干固定螺栓孔一，在围压室的底部设置有围压罩底部外缘，并设置有固定螺栓孔二，在第三平台外缘和围压罩底部外缘的外围卡接有围压罩环瓣卡套装置，围压罩环瓣卡套装置上设置有固定螺栓孔三，所述固定螺栓孔一、固定螺栓孔二和固定螺栓孔三通过抗拉螺栓连接固定。
进一步的，所述密封结构包括设置在第二平台侧壁的橡胶密封圈，其与围压室内壁紧密连接。
进一步的，所述温控装置包括设置在围压室内的温控液循环管道，围压室顶壁设置有2个温控液循环口，所述温控液循环管道的两端从温控液循环口穿出并设置连接头。
进一步的，所述围压液防溢装置包括插入围压室内的连接杆，连接杆下端带有空心密闭金属球，上端带有堵头二，连接杆中部滑动套设有围压液控制口，并且该围压液控制口固定于围压室上壁，所述围压液控制口和堵头二可拆卸连接；所述围压室上壁可拆卸连接有猫耳环。
一种使用三轴试验装置的制样及试验方法，包括如下步骤：
步骤1，锤击试样，包括：
步骤1-1，在试样平台的第一平台外套一层橡皮膜，并用橡皮筋固定，在橡皮膜外搭设三瓣膜，在橡皮膜内依此放置透水石和滤纸并填充过渡土；
步骤1-2，提升重力横梁至一定高度，将所述分层击实锤的螺纹杆头安装在重力横梁上的螺纹筒中，将击实锤底放入橡皮膜内，降低重力横梁高度至击实锤底与过渡土接触，将所述两个限位卡扣卡在顶端的两个分层扣间隔中并确认竖直对正杆垂直于试样平台；
步骤1-3，提升击实锤至一定高度让其自由下落到击实平台上，且此时限位螺母放置位置较重力横梁低，与重力横梁不接触，同时利用重力横梁自身的重力和分层击实锤的锤击压实试样，至限位卡扣底部贴紧橡皮膜压在三瓣膜上，则确认第一层击实完成；
步骤1-4，提升重力横梁至分层击实锤的击实锤底露出橡皮膜一定高度，往橡皮膜中填充过渡土，将击实锤底放入橡皮膜内，降低重力横梁高度至击实锤底与过渡土接触，将两个限位卡扣往下移动一个分层扣间隔，然后继续降低重力横梁的高度直至限位卡扣底部贴紧橡皮膜并压在三瓣膜上，则确认第二层击实完成；
步骤1-5，向往橡皮膜中继续填充过渡土，重复步骤1-3和步骤1-4，直至完成所有层的击实操作；
步骤1-6，取下分层击实锤，试样顶端放入滤纸和透水石，安装试样顶帽，并将试样顶帽连通管连接在试样平台的其中一个围压液精密控制口上，使橡皮膜包裹住部分试样顶帽，用橡皮筋固定；
步骤1-7，用真空泵分别连接与反压孔洞、试样顶帽连通管连通的阀门，将试样抽真空，最后拆除三瓣膜，试样制备完成；
步骤2，试样试验，包括
步骤2-1，安装传力球至重力横梁下方，在试样平台的第二平台的温控传感器接口上安装温控传感器，在第二平台侧面的橡胶密封圈上抹上润滑物质；
步骤2-2，利用猫耳环提升围压罩至其底部高于试样顶帽后置于试样平台正上方，利用对位凸起孔和对位凸起的导向作用将围压罩安放在第三平台上并利用围压罩环瓣卡套装置和抗拉螺栓将围压罩固定；
步骤2-3，调整围压罩顶端轴力传力杆至轴力施加器触碰试样顶帽，然后提升围压罩使轴力施加器与试样顶帽留有间隙；
步骤2-4，降低重力横梁使传力球接触传力杆顶端凹槽并用限位螺母将重力横梁固定；
步骤2-5，打开与围压液大口径控制口对应的阀门，用泵向围压室中注入围压液，当围压液注满时，围压液防溢装置工作，减少围压液的溢出；
步骤2-6，通过在温控液循环管道调节围压室围压液温度，给试样降温；用泵连接围压液精密控制口、反压孔洞对应方向的阀门，控制试验的围压、反压。
步骤2-7，试验完成后，拆除试验样本，残余的围压液会流入围压液收集槽，当收集足够量的围压液，打开围压液收集槽孔洞螺栓，使围压液从围压液收集槽孔洞中流入盛接容器中，回收利用围压液。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、在制备试样过程中，通过将分层击实锤的螺纹杆头安装在重力横梁上的螺纹筒中，利用重力横梁自身的重力静压试样，并同时可以用击实锤提供击实功及振动，提出了一种静压与锤击联合制样法。
2、分层击实锤可以解决在静压与锤击过程中始终保持垂直于击实面，解决了制备试样歪斜、试样制备不均匀等问题。同时，提供了一种每一层分层击实完成的判定标准。
3、在围压罩内注入围压液达到注满时，设置的围压液防溢装置能通过空心密闭金属球的浮力，堵住围压液控制口，防止围压液的溢出。当三轴试验完成后，放出围压液，或由于橡皮膜的破损，导致橡皮膜内试样土颗粒堵塞围压液管道时，通过分离围压罩和试样平台，围压液收集槽会收集大量泼洒的围压液，通过打开围压液收集槽孔洞螺栓将围压液回收利用。
附图说明
图1是本发明中用静压与锤击联合制样方法制样示意图；
图2是本发明中分层击实锤结构示意图；
图3是本发明中试样安装完成示意图；
图4是本发明中一种带收集凹槽的试样平台结构示意轴侧图；
图5是本发明中一种带收集凹槽的试样平台结构示意俯视图；
图6是本发明中进行试样三轴试验的示意图；
图7是本发明中传力球与重力横梁连接处细节示意图；
图8是本发明中围压罩环瓣卡套装置结构示意图；
图9是本发明中围压罩结构示意图；
图10是本发明中温控液循环管道结构示意图；
图11是本发明中围压液防溢装置结构示意图。
图中，1、重力横梁；2、限位螺母；3、横梁柱；4、分层击实锤；5、三瓣膜；6、试样平台；7、三轴仪底座；8、传力球；9、试样顶帽；10、橡皮膜；11、试样顶帽连通管；12、围压罩；13、围压罩环瓣卡套装置；101、螺纹筒；401、螺纹杆头；402、竖直对正杆；403、击实锤；404、击实平台；405、分层扣；406、限位卡扣；407、击实锤底；601、第一平台；602、反压孔洞；603、温控传感器接口；604、围压液精密控制口；605、堵头一；606、围压液大口径控制口；607、橡胶密封圈；608、第二平台；609、第三平台；610、固定螺栓孔一；611、对位凸起；612、围压液收集槽；613、围压液收集槽孔洞；614、围压液收集槽孔洞螺栓；615、第四平台；616、管道预留孔洞；617、管道；618、阀门；619、孔压传感器；620、隔热泡沫层；621、第五平台；622、平台底座；801、螺栓；802、抗压球体；1201、传力杆顶端凹槽；1202、轴力传力杆；1203、位移计固定卡扣；1204、温控液循环口；1205、围压罩顶端凹槽螺纹口；1206、围压液防溢装置；1207、猫耳环；1208、泡沫层；1209、轴力施加器；1210、温控液循环管道；1211、围压室；1212、固定螺栓孔二；1213、对位凸起孔；1214、围压罩底部内缘；1215、围压罩底部外缘；1301、抗拉螺栓；1302、固定螺栓孔；120601、堵头二；120602、围压液控制口；120603、连接杆；120604、空心密闭金属球。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种静压与锤击联合制样三轴试验装置，如图1所示，包括三轴仪底座7、试样平台6、横梁柱3和重力横梁1，还包括：
锤击机构，如图1和2所示，包括分层击实锤4，其可拆卸连接于重力横梁1下方中心处，本实施例中的分层击实锤4与重力横梁1的可拆卸连接方式为：竖直对正杆的上端设置有螺纹杆头401，所述重力横梁1下方中心处设置有用于和螺纹杆头401连接的螺纹筒101。
所述分层既击实锤4包括竖直对正杆402，所述竖直对正杆402的下部从上到下依次设置击实平台404、若干均与分布的分层扣405和击实锤底407，竖直对正杆402上还设置有一对可拆卸的限位卡扣406，限位卡扣406呈半环形，安装于任意相邻分层扣405之间，两个限位卡扣406相互配合构成一个整圆。竖直对正杆402位于击实平台404的上方滑动套设有击实锤403。
如图1和3所示，锤击机构还包括套设有于试样平台上的橡皮膜10，橡皮膜10外搭设有三瓣膜5。
试验机构，如图4和5所示，包括试样平台6，所述试样平台6从上到下依次设置有：
第一平台601，其上设置有反压孔洞602。
第二平台608，其上设置有围压液精密控制口604并安装堵头一605，反压孔洞602与其中一个围压液精密控制口604连通，还设置有围压液大口径控制口606以及温控传感器接口603，第二平台608侧壁设置有密封结构；所述密封结构为设置在第二平台608侧壁的橡胶密封圈607。
第三平台609，其上设置有围压液收集装置；所述围压液收集装置包括第三平台609上开设的环形的围压液收集槽612，围压液收集槽612内向下开设有围压液收集槽孔洞613并安装有围压液收集槽孔洞螺栓614。
第四平台615，其上通过管道617设置有若干管道预留孔洞616,其内侧与围压液精密控制口604、围压液大口径控制口606连接，外侧用于设置阀门618并连接真空泵，其中一个阀门上还连接有孔压传感器619。
第五平台621，第五平台下设置有平台底座622，用于承载整个静压机构，第五平台和第四平台之间还设置有隔热泡沫层620。
如图3和4所示，试验机构还包括试样顶帽9，安装于击实完成后的试样上方，试样顶帽9上带有试样顶帽连通管11，所述试样顶帽连通管11与其中一个围压液精密控制口604连接。
如图6、9、10和11所示，试验机构还包括围压罩12，围压罩12包括围压室1211，围压室1211外设置有泡沫层1208，围压室1211底部与第三平台609可拆卸连接，围压室1211上端插设有轴力传力杆1202，所述轴力传力杆1202底部为轴力施加器1209，顶部开设传力杆顶端凹槽1201，围压室1211内设置有温控装置，所述温控装置包括设置在围压室1211内的温控液循环管道1210，围压室1211顶壁设置有2个温控液循环口1204，所述温控液循环管道1210的两端从温控液循环口1204穿出并设置连接头，用于连接外部设备，从而向温控液循环管道1210内输送循环液体。围压室1211顶部还设置有围压液防溢装置；所述围压液防溢装置包括插入围压室1211内的连接杆120603，连接杆120603下端带有空心密闭金属球120604，上端带有堵头二120601，连接杆120603中部滑动套设有围压液控制口120602，并且该围压液控制口120602固定于围压室1211上壁，所述围压液控制口120602和堵头二120601可拆卸连接；所述围压室1211上壁可拆卸连接有猫耳环1207。
如图6和7所示，试验机构还包括传力球8，其与重力横梁下方中心处可拆卸连接，所述传力球8包含螺栓801和抗压球体802，传力球8通过螺栓801和重力横梁下的螺纹筒101连接固定。传力球8与轴力传力杆1202顶端的传力杆顶端凹槽1201配合连接；试验机构还包括设置于横梁柱3上的用于固定重力横梁1的限位螺母2。
另外，如图4、5、6和8所示，所述第三平台609向外水平延伸设置有第三平台外缘，并在第三平台外缘设置若干固定螺栓孔一610，在围压室1211的底部设置有围压罩底部外缘1215，并设置有固定螺栓孔二1212，在第三平台外缘和围压罩底部外缘1215的外围卡接有围压罩环瓣卡套装置13，围压罩环瓣卡套装置13上设置有固定螺栓孔三1302，所述固定螺栓孔一610、固定螺栓孔二1212和固定螺栓孔三1302通过抗拉螺栓1301连接固定。第三平台609上设置有对位凸起611，围压罩底部外缘1215还设置有与对位凸起611对应的起导向作用的对位凸起孔1213。
本发明针对制备介于无粘性土与粘性土之间的过渡土紧密试样时，为避免击实锤锤击时，巨大的击实功导致脆性颗粒材料发生破碎，从而影响颗粒级配导致无法配制成准确密实度的土样，提供一种使用上述静压与锤击联合制样三轴试验装置的制样及试验方法，包括如下步骤：
步骤1，锤击试样，包括：
步骤1-1，在试样平台6的第一平台601外套一层橡皮膜10，并用橡皮筋固定，在橡皮膜10外搭设三瓣膜5，在橡皮膜10内依此放置透水石和滤纸并填一定质量的过渡土。
步骤1-2，提升重力横梁1至一定高度，将所述分层击实锤4的螺纹杆头401安装在重力横梁上1的螺纹筒101中，将击实锤底407放入橡皮膜10内，降低重力横梁1高度至击实锤底407与过渡土接触，将所述两个限位卡扣406卡在顶端的两个分层扣405间隔中，确认竖直对正杆402垂直于试样平台6。
步骤1-3，提升击实锤403至一定高度让其自由下落到击实平台404上，且此时限位螺母2放置位置较重力横梁1低，与重力横梁1不接触，同时利用重力横梁1自身的重力和分层击实锤4的锤击压实试样，至限位卡扣406底部贴紧橡皮膜10压在三瓣膜5上，则确认第一层击实完成。
步骤1-4，提升重力横梁1至分层击实锤击4的实锤底407露出橡皮膜10一定高度，往橡皮膜10中填充过渡土，将击实锤底407放入橡皮膜10内，降低重力横梁1高度至击实锤底407与过渡土接触，将两个限位卡扣406往下移动一个分层扣405间隔，然后利用重力横梁(1)自身的重力和分层击实锤(4)的锤击压实试样，直至限位卡扣406底部贴紧橡皮膜10并压在三瓣膜5上，则确认第二层击实完成。
步骤1-5，向往橡皮膜10中继续填充过渡土，重复步骤1-3和步骤1-4，直至完成所有层的击实操作。
步骤1-6，取下分层击实锤4，试样顶端放入滤纸和透水石，安装试样顶帽9，并将试样顶帽连通管11连接在试样平台6的其中一个围压液精密控制口604上，使橡皮膜10包裹住部分试样顶帽9，用橡皮筋固定。
步骤1-7，用真空泵分别连接与反压孔洞602、试样顶帽连通管11连通的阀门618，将试样抽真空，最后拆除三瓣膜5，试样制备完成。
步骤2，试样试验，包括：
步骤2-1，通过螺栓801安装传力球8至重力横梁1螺纹筒101，在试样平台6的第二平台608上的温控传感器接口603上安装温控传感器，在第二平台608侧面的橡胶密封圈607上抹上凡士林类润滑物质。
步骤2-2，将猫耳环1207安装在围压罩12顶部的围压罩顶端凹槽螺纹口1205，用起重设备勾住猫耳环1207提升围压罩12至其底部高于试样顶帽9，置于试样平台6正上方，将围压罩底部边缘上对位凸起孔1213对准第三平台609上对位凸起611放下围压罩12，围压罩底部内缘1214紧贴第二平台608侧面的橡胶密封圈607，围压罩底部外缘1215与第三平台609侧面边缘齐平，安装三个围压罩环瓣卡套装置13卡住第三平台609和围压罩底部外缘1215，此时确认围压罩环瓣卡套装置上的固定螺栓孔三1302与第三平台609上固定螺栓孔一610、围压罩底部边缘上固定螺栓孔二1212三者对准，通过抗拉螺栓1301锚固。
步骤2-3，根据试验选择是否安装位移计于位移计固定卡扣1203中，调整围压罩12顶端轴力传力杆1202至轴力施加器1209恰好触碰在试样顶帽9上，提升适当位移，使轴力施加器1209与试样顶帽9有适当间隙。
步骤2-4，降低重力横梁使传力球8接触传力杆顶端凹槽1201，用限位螺母2将重力横梁1的下方固定，限制重力横梁1的位置。
步骤2-5，打开与围压液大口径控制口606方向对应的阀门618，用泵向围压室1211中注入围压液，当围压液注满时，围压液防溢装置1206能通过空心密闭金属球120604的浮力，堵住围压液控制口120602，此时，向下按住围压液防溢装置1206的堵头二120601，堵头二120601会通过连接杆120603向下按压空心密闭金属球120604，会将围压液面提升至围压液控制口120602处，用堵头二120601封锚住围压液控制口120602，此过程会溢出少许围压液，但相对无围压液防溢装置1206的围压罩12能大大减少浪费。连接温控液循环管道与温控液循环口1204，通过在温控液循环管道1210内循环液体，和热传递来调节围压室1211围压液温度，起到给试样降温的目的。用泵连接围压液精密控制口604、反压孔洞602对应方向的阀门，控制试验的围压、反压。
步骤2-6，通过在温控液循环管道调节围压室围压液温度，给试样降温；用泵连接围压液精密控制口、反压孔洞对应方向的阀门，控制试验的围压、反压。
步骤2-7，试验完成后，卸载围压、反压为0Kpa后，打开堵头二120601，打开与围压液大口径控制口606方向对应的阀门618，用泵向围压室1211中抽出围压液，用起重设备勾住猫耳环1207提升围压罩12至其底部高于试样顶帽9，拉出围压罩12，将其放下。拆除试验样本，此时，残余的围压液会流入围压液收集槽612，当收集足够量的围压液，打开围压液收集槽孔洞螺栓614，使围压液从围压液收集槽孔洞613中流入盛接容器中，达到围压液回收利用的目的。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.一种静压与锤击联合制样装置，包括三轴仪底座(7)、试样平台(6)、横梁柱(3)和重力横梁(1)，其特征在于：包括分层击实锤(4)，其可拆卸连接于重力横梁(1)下方中心处，所述分层击实锤(4)包括竖直对正杆(402)，所述竖直对正杆(402)的下部从上到下依次设置击实平台(404)、若干均与分布的分层扣(405)和击实锤(403)底，竖直对正杆(402)上还设置有一对可拆卸的限位卡扣(406)，限位卡扣(406)安装于任意相邻分层扣(405)之间，竖直对正杆(402)位于击实平台(404)的上方滑动套设有击实锤(403)；
所述竖直对正杆(402)的上端设置有螺纹杆头(401)，所述重力横梁(1)下方中心处设置有用于和螺纹杆头(401)连接的螺纹筒(101)。
2.一种包含权利要求1所述静压与锤击联合制样装置的三轴试验装置，包括试样平台(6)和围压罩(12)，其特征在于：所述试样平台(6)包括有与围压罩(12)连接的第三平台，第三平台(609)上设置有围压液收集装置。
3.根据权利要求2所述的三轴试验装置，其特征在于：所述围压液收集装置包括第三平台(609)上开设的环形的围压液收集槽(612)，围压液收集槽(612)内向下开设有围压液收集槽(612)孔洞并安装有围压液收集槽(612)孔洞螺栓(801)。
4.根据权利要求2所述的三轴试验装置，其特征在于：所述试样平台(6)从上到下依次包括：
第一平台(601)，其上设置有反压孔洞(602)；
第二平台(608)，其上设置有围压液精密控制口(604)并安装堵头一(605)，反压孔洞(602)与其中一个围压液精密控制口(604)连通，还设置有围压液大口径控制口(606)以及温控传感器接口(603)，第二平台(608)侧壁设置有密封结构；
第四平台(615)，其上设置有若干管道预留孔洞(616),其内侧与围压液精密控制口(604)、围压液大口径控制口(606)一一对应连接，外侧用于设置阀门(618)并连接真空泵；
第五平台(621)，第五平台(621)和第四平台(615)之间设置有隔热泡沫层(620)，第五平台(621)下设置有平台底座(622)，用于承载整个静压机构；
试验机构还包括试样顶帽(9)，安装于击实完成后的试样上方，试样顶帽(9)上带有试样顶帽(9)连通管，所述试样顶帽(9)连通管与其中一个围压液精密控制口(604)连接；
试验机构还包括围压罩(12)，围压罩(12)包括围压室(1211)，围压室(1211)底部与第三平台(609)可拆卸连接，围压室(1211)上端插设有轴力传力杆(1202)，所述轴力传力杆(1202)底部为轴力施加器(1209)，顶部开设传力杆顶端凹槽(1201)，围压室(1211)内设置有温控装置，围压室(1211)顶部还设置有围压液防溢装置(1206)；
试验机构还包括传力球(8)，其与重力横梁(1)下方中心处可拆卸连接，传力球(8)与轴力传力杆(1202)顶端的传力杆顶端凹槽(1201)配合连接；试验机构还包括设置于横梁柱(3)上的用于固定重力横梁(1)的限位螺母(2)。
5.根据权利要求2所述的三轴试验装置，其特征在于：所述第三平台(609)向外水平延伸设置有第三平台(609)外缘，并在第三平台(609)外缘设置若干固定螺栓孔一(610)，在围压室(1211)的底部设置有围压罩(12)底部外缘，并设置有固定螺栓孔二，在第三平台(609)外缘和围压罩(12)底部外缘的外围卡接有围压罩(12)环瓣卡套装置，围压罩(12)环瓣卡套装置上设置有固定螺栓孔三，所述固定螺栓孔一(610)、固定螺栓孔二和固定螺栓孔三通过抗拉螺栓(1301)连接固定。
6.根据权利要求4所述的三轴试验装置，其特征在于：所述密封结构包括设置在第二平台(608)侧壁的橡胶密封圈(607)，其与围压室(1211)内壁紧密连接。
7.根据权利要求4所述的三轴试验装置，其特征在于：所述温控装置包括设置在围压室(1211)内的温控液循环管道(1210)，围压室(1211)顶壁设置有2个温控液循环口(1204)，所述温控液循环管道(1210)的两端从温控液循环口(1204)穿出并设置连接头。
8.根据权利要求4所述的三轴试验装置，其特征在于：所述围压液防溢装置(1206)包括插入围压室(1211)内的连接杆(120603)，连接杆(120603)下端带有空心密闭金属球(120604)，上端带有堵头二(120601)，连接杆(120603)中部滑动套设有围压液控制口(120602)，并且该围压液控制口(120602)固定于围压室(1211)上壁，所述围压液控制口(120602)和堵头二(120601)可拆卸连接；所述围压室(1211)上壁可拆卸连接有猫耳环(1207)。
9.一种使用权利要求2-8中任意一项所述的三轴试验装置的制样及试验方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，静压与锤击试样，包括
步骤1-1，在试样平台(6)的第一平台(601)外套一层橡皮膜(10)，并用橡皮筋固定，在橡皮膜(10)外搭设三瓣膜(5)，在橡皮膜(10)内依此放置透水石和滤纸并填充过渡土；
步骤1-2，提升重力横梁(1)至一定高度，将所述分层击实锤(4)的螺纹杆头(401)安装在重力横梁(1)上的螺纹筒(101)中，将击实锤(403)底放入橡皮膜(10)内，降低重力横梁(1)高度至击实锤(403)底与过渡土接触，将所述两个限位卡扣(406)卡在顶端的两个分层扣(405)间隔中并确认竖直对正杆(402)垂直于试样平台(6)；
步骤1-3，提升击实锤(403)至一定高度让其自由下落到击实平台(404)上，且此时限位螺母(2)放置位置较重力横梁(1)低，与重力横梁(1)不接触，同时利用重力横梁(1)自身的重力和分层击实锤(4)的锤击压实试样，至限位卡扣(406)底部贴紧橡皮膜(10)压在三瓣膜(5)上，则确认第一层击实完成；
步骤1-4，提升重力横梁(1)至分层击实锤(4)的击实锤(403)底露出橡皮膜(10)一定高度，往橡皮膜(10)中填充过渡土，将击实锤(403)底放入橡皮膜(10)内，降低重力横梁(1)高度至击实锤(403)底与过渡土接触，将两个限位卡扣(406)往下移动一个分层扣(405)间隔，然后利用重力横梁(1)自身的重力和分层击实锤(4)的锤击压实试样，直至限位卡扣(406)底部贴紧橡皮膜(10)并压在三瓣膜(5)上，则确认第二层击实完成；
步骤1-5，向往橡皮膜(10)中继续填充过渡土，重复步骤1-3和步骤1-4，直至完成所有层的击实操作；
步骤1-6，取下分层击实锤(4)，试样顶端放入滤纸和透水石，安装试样顶帽(9)，并将试样顶帽(9)连通管连接在试样平台(6)的其中一个围压液精密控制口(604)上，使橡皮膜(10)包裹住部分试样顶帽(9)，用橡皮筋固定；
步骤1-7，用真空泵分别连接与反压孔洞(602)、试样顶帽(9)连通管连通的阀门(618)，将试样抽真空，最后拆除三瓣膜(5)，试样制备完成；
步骤2，试样试验，包括
步骤2-1，安装传力球(8)至重力横梁(1)下方，在试样平台(6)的第二平台(608)的温控传感器接口(603)上安装温控传感器，在第二平台(608)侧面的橡胶密封圈(607)上抹上润滑物质；
步骤2-2，利用猫耳环(1207)提升围压罩(12)至其底部高于试样顶帽(9)后置于试样平台(6)正上方，利用对位凸起孔(1213)和对位凸起(611)的导向作用将围压罩(12)安放在第三平台(609)上并利用围压罩(12)环瓣卡套装置和抗拉螺栓(1301)将围压罩(12)固定；
步骤2-3，调整围压罩(12)顶端轴力传力杆(1202)至轴力施加器(1209)触碰试样顶帽(9)，然后提升围压罩(12)使轴力施加器(1209)与试样顶帽(9)留有间隙；
步骤2-4，降低重力横梁(1)使传力球(8)接触传力杆顶端凹槽(1201)并用限位螺母(2)将重力横梁(1)固定；
步骤2-5，打开与围压液大口径控制口(606)对应的阀门(618)，用泵向围压室(1211)中注入围压液，当围压液注满时，围压液防溢装置(1206)工作，减少围压液的溢出；
步骤2-6，通过在温控液循环管道(1210)调节围压室(1211)围压液温度，给试样降温；用泵连接围压液精密控制口(604)、反压孔洞(602)对应方向的阀门(618)，控制试验的围压、反压；
步骤2-7，试验完成后，拆除试验样本，残余的围压液会流入围压液收集槽(612)，当收集足够量的围压液，打开围压液收集槽(612)孔洞螺栓(801)，使围压液从围压液收集槽(612)孔洞中流入盛接容器中，回收利用围压液。
CN202010637447.5A 2020-07-03 2020-07-03 一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置 Active CN111678754B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010637447.5A CN111678754B (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010637447.5A CN111678754B (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111678754A CN111678754A (zh) 2020-09-18
CN111678754B true CN111678754B (zh) 2023-07-04

Family

ID=72437842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010637447.5A Active CN111678754B (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111678754B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114002029A (zh) * 2021-10-14 2022-02-01 华中科技大学 一种仪器外砂土制样装置及制样方法
CN114414320B (zh) * 2021-12-01 2023-11-24 上海工程技术大学 用于三轴试验的静压快速制样装置及制样方法、脱模方法
CN114166601B (zh) * 2021-12-02 2022-10-21 浙江大学 基于土体应力历史的双向压入式三轴试样制备装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324429A (ja) * 2000-05-18 2001-11-22 Nishi Nippon Chiken Kk 簡易締固め試験機及びこれを用いた突固めによる締固め試験方法
JP2015102472A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 国立大学法人横浜国立大学 三軸試験装置及び三軸試験方法
CN104913959A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 温州大学 高密封性制样装置及其制样方法
CN105067411A (zh) * 2015-09-14 2015-11-18 河海大学 污泥固化处理室内试验的制样器及其制样方法
CN106644649A (zh) * 2017-01-20 2017-05-10 清华大学 一种击锤式堆石料三轴试样制样装置及使用方法
CN108663249A (zh) * 2018-07-28 2018-10-16 浙江大学城市学院 一种土工试验无粘性土试样的制备装置及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324429A (ja) * 2000-05-18 2001-11-22 Nishi Nippon Chiken Kk 簡易締固め試験機及びこれを用いた突固めによる締固め試験方法
JP2015102472A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 国立大学法人横浜国立大学 三軸試験装置及び三軸試験方法
CN104913959A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 温州大学 高密封性制样装置及其制样方法
CN105067411A (zh) * 2015-09-14 2015-11-18 河海大学 污泥固化处理室内试验的制样器及其制样方法
CN106644649A (zh) * 2017-01-20 2017-05-10 清华大学 一种击锤式堆石料三轴试样制样装置及使用方法
CN108663249A (zh) * 2018-07-28 2018-10-16 浙江大学城市学院 一种土工试验无粘性土试样的制备装置及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111678754A (zh) 2020-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111678754B (zh) 一种静压与锤击联合制样方法及三轴试验装置
JP7000594B2 (ja) サクションバケット基礎の取付けにおける侵食効果、界面せん断を模擬できる試験装置及び試験方法
US10634596B2 (en) Visualized supercritical carbon dioxide fracturing physical simulation test method
WO2021042322A1 (zh) 一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪
CN108036985B (zh) 一种劈裂注浆浆脉制作及渗透系数检测装置及方法
CN108088982A (zh) 模拟深部含水层砂土内部细颗粒渗流侵蚀的室内试验方法
CN112268768B (zh) 竖井裂隙型注浆帷幕开挖卸荷相似模拟试验系统和方法
CN111337650B (zh) 一种研究地下工程土体渗流破坏机制的多功能试验装置
CN108152103A (zh) 一种饱和重塑黏性土环刀试样的制备装置及其使用方法
CN104777016A (zh) 一种泥浆固结制样设备及其使用方法
CN111103418A (zh) 一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统及试验方法
CN111622277B (zh) 一种模拟桩端存在空洞时对桩基承载性能影响的试验装置和试验方法
CN114062107B (zh) 适用于不同尺寸圆柱样直剪试验的剪切盒装置及其应用
CN110456028A (zh) 一种可以独立控制三向应力状态的注浆试验装置及方法
CN107165204B (zh) 一种考虑承压水作用下单桩水平承载特性的测试方法
CN213600517U (zh) 一种室内动力贯入试验装置
CN109307633B (zh) 一种渗流作用下碎石土内部侵蚀试验设备及试验方法
EP1907185B1 (en) Moulding device
CN113640188B (zh) 一种模拟桩周黏土地层原位应力场的试验装置及方法
CN107703035B (zh) 一种高水头-高应力作用下裂缝渗流试验仪
CN110146653A (zh) 一种流动化固化淤泥水下浇筑的模拟装置及使用方法
CN106950099B (zh) 考虑承压水作用下单桩水平承载特性的测试装置
CN112903419B (zh) 一种渗流作用下岩体锚杆拉拔耦合试验装置及试验方法
CN112964610B (zh) 模拟污染物在竖向阻隔墙内运移的超重力模型试验方法
CN210893615U (zh) 一种盾构隧道管片上浮过程模型实验装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant