CN112730012A - 一种水法制砂土样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水法制砂土样装置及方法,包括配样筒和三轴制样器;配样筒包括圆柱筒,圆柱筒两端分别密封设置有上密封盖和下密封盖,上密封盖和下密封盖朝向圆柱筒内部的一端均设置有透水石,上密封盖朝向圆柱筒外部的一端连接有控制阀,控制阀与圆柱筒内部连通;当进行水法制砂土样时,配样筒设置在三轴制样器中,三轴制样器下端设置有试验操作台,三轴制样器上端嵌套有约束环。能够获取密度均匀的饱和砂土试样。
Description
技术领域
本发明属于水法制砂土样领域,涉及一种水法制砂土样装置及方法。
背景技术
土体制样是土工实验中最基础的环节,国内外学者尝试采用冻结取原状样,但该方法适用范围很小,常以软黏土为主,且试验耗费很高,冻结完成的试样由于冰的胶结作用很难从饱和器中取出,从而形成不完整冻结试样。和黏土相比,由于砂土易扰动,很难获取原状砂土,这样一来,在室内试验中采用合适的重塑砂土制样方法来模拟不同成因的砂土就显得尤为重要。目前,常用的砂土制样方法有分层湿捣法制样方法和落雨法制样方法等。其中,砂雨法在空气中制样,虽然能够模拟砂土自然沉积的特点,但其制样密度受出砂口大小和落距的影响很难控制;而采用分层湿捣法是国内外学者研究砂土液化的常用的制样方法之一,其特点是可以制备大孔隙比的试样,但局限性也很明显,主要表现为土体分层严重,因此试样的均匀性很难控制;此外,传统砂土制样方法在饱和过程(通无气水,反压饱和)中受水力作用均容易扰动,造成土体结构性改变,从而影响试验结果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种水法制砂土样装置及方法,能够获取密度均匀的饱和砂土试样。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种水法制砂土样装置,包括配样筒和三轴制样器;
配样筒包括圆柱筒,圆柱筒两端分别密封设置有上密封盖和下密封盖,上密封盖和下密封盖朝向圆柱筒内部的一端均设置有透水石,上密封盖朝向圆柱筒外部的一端连接有控制阀,控制阀与圆柱筒内部连通;
当进行水法制砂土样时,配样筒设置在三轴制样器中,三轴制样器下端设置有试验操作台,三轴制样器上端嵌套有约束环。
优选的,上密封盖和下密封盖与圆柱筒的连接处均设置有橡胶圈。
优选的,控制阀内部设置有弹簧卡槽活塞。
优选的,圆柱筒两端设置有内螺纹,上密封盖和下密封盖周面上设置有外螺纹,上密封盖和下密封盖分别与圆柱筒两端螺纹连接。
优选的,下密封盖朝向圆柱筒外部的一端设置有水阀,水阀与圆柱筒内部连通。
优选的,上密封盖和下密封盖均采用钢化塑料制成,圆柱筒采用钢化透明塑料制成。
一种基于上述任意一项所述装置的水法制砂土样方法,包括以下步骤:
步骤一,采用室外配置或室内配置两种方式进行砂土试样配制;
室外配置时,在室外场地,打开圆柱筒的下密封盖以及控制阀,将圆柱筒与下密封盖连接的一端压入砂土内,然后关闭控制阀阀门,将圆柱筒垂直向上提出,获得砂土试样;
室内配置时,打开水法制样装置的上密封盖,将水注入圆柱筒内,将试验砂土加入圆柱筒内;然后将上密封盖与圆柱筒密封,关闭控制阀,进行振荡饱和,振荡5~10分钟,得到砂土试样;
步骤二,取出配样筒的下密封盖,在三轴制样器上端嵌套约束环,三轴制样器底部放置试验操作台,将配样筒放置在三轴制样器中,上提配样筒,使砂土试样加入到三轴制样器,直到砂土试样从配样筒中全部进入三轴制样器后,先取下约束环,再取出三轴制样器。
优选的,取下约束环后,先在砂土试样上方放置加圧板,采用导管板穿过加圧板伸入砂土试样中,给砂土试样加以20-30kPa吸力后,取出三轴制样器,在砂土试样周面包裹乳胶膜。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明通过大气压强的原理,通过控制阀控制配样筒内部的气压,在大气压力与配样筒内部气压的气压差的作用下,可以直接提取原装饱和砂土样,减少了土样的扰动。基于同样的原理,在配置重塑饱和砂土样过程中,可以在培养筒内充分的震荡,保证砂土和水的充分接触,最终达到饱和状态。通过控制气压差,使得土样逐步放置在三轴制样器内部,从而能够获取密度均匀的饱和砂土试样。
附图说明
图1为本发明配样筒装置示意图;
图2为本发明上封盖结构主视图;
图3为本发明上封盖结构俯视图;
图4为本发明下封盖结构主视图;
图5为本发明下封盖结构俯视图;
图6为本发明室内配置进行砂土试样配制的步骤流程图;
图7为本发明饱和砂样装样步骤流程图。
其中:1-圆柱筒;2-上密封盖;3-下密封盖;4-透水石;5-控制阀;6-弹簧卡槽活塞;7-橡胶圈;8-配制器皿;9-漏斗;10-导管;11-三轴制样器;12-试验操作台;13-约束环;14-加压板;15-滤纸;16-乳胶膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
本发明所述的水法制砂土样装置,包括配样筒和三轴制样器11。
如图1所示,配样筒包括圆柱筒1,圆柱筒1两端分别密封设置有上密封盖2和下密封盖3,上密封盖2和下密封盖3朝向圆柱筒1内部的一端均设置有透水石4,上密封盖2朝向圆柱筒1外部的一端连接有控制阀5,控制阀5与圆柱筒1内部连通。
圆柱筒1上下两端均为开口,圆柱筒1内壁两端均有内螺纹,上密封盖2和下密封盖3周面上设置有外螺纹,上密封盖2和下密封盖3分别与圆柱筒1两端螺纹连接。
上密封盖2和下密封盖3与圆柱筒1的连接处均设置有橡胶圈7,保证密封性。
如图4和图5所示,上密封盖2和下密封盖3均采用钢化塑料制成,上密封盖2厚度为2cm,下密封盖3厚度为1cm,上密封盖2中心设置有螺纹孔。
圆柱筒1采用钢化透明塑料制成,厚度为5mm,高度为30cm。
如图2和图3所示,控制阀5由金属铜制成。其长度为15cm。控制阀5下端设置有长度为2cm的螺纹,该螺纹与上密封盖2中央的螺纹孔拧接。控制阀5内部设有弹簧卡槽活塞6,可通过按压形式实现开闭,控制气流,形成内外压强差。
当进行水法制砂土样时,配样筒设置在三轴制样器11中,三轴制样器11下端设置有试验操作台12,三轴制样器11上端嵌套有约束环13。约束环13用于固定组成三轴制样器11的三瓣模。
使用本发明所述装置进行水法制砂土样时,包括以下步骤:
步骤一,采用室外配置或室内配置两种方式进行砂土试样配制;
室外配置时,在室外场地,在室外场地,水量较丰富的情况下,打开圆柱筒1的下密封盖3以及控制阀5,将圆柱筒1与下密封盖3连接的一端压入砂土内,然后关闭控制阀5阀门,将圆柱筒1垂直向上提出,获得现场饱和的砂土试样。
室内配置时,如图6所示,首先根据不同砂土的饱和含水率,确定砂土和水的比例,取试验砂土放在配制器皿8内,打开水法制样装置的上密封盖2,将水注入圆柱筒1内,利用漏斗9将试验砂土加入圆柱筒1内;然后将上密封盖2与圆柱筒1密封,关闭控制阀5,进行振荡饱和,得到砂土试样。
步骤二,如图7所示,在试验操作台12上安装三轴制样器11,以及乳胶膜16,打开控制阀5,为保证制样成功率,控制阀5可以连接导管10,给一定的20-30kPa吸力后,关闭控制阀5阀门。拧开下密封盖3,在配样筒下端贴滤纸15。在三轴制样器11上端嵌套约束环13后,将圆柱筒1放入三轴制样器11内,缓慢上提配样筒,使砂土试样缓慢加入到三轴制样器11中,此过程完成后取下约束环13,并在砂土试样上方安装加压板14。通过加压板14内的小孔以及导管10,给砂土样加以吸力。卸下三轴制样器11,在砂土试样周面包裹乳胶膜16,完成砂土试样安装。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水法制砂土样装置,其特征在于,包括配样筒和三轴制样器(11);
配样筒包括圆柱筒(1),圆柱筒(1)两端分别密封设置有上密封盖(2)和下密封盖(3),上密封盖(2)和下密封盖(3)朝向圆柱筒(1)内部的一端均设置有透水石(4),上密封盖(2)朝向圆柱筒(1)外部的一端连接有控制阀(5),控制阀(5)与圆柱筒(1)内部连通;
当进行水法制砂土样时,配样筒设置在三轴制样器(11)中,三轴制样器(11)下端设置有试验操作台(12),三轴制样器(11)上端嵌套有约束环(13)。
2.根据权利要求1所述的水法制砂土样装置,其特征在于,上密封盖(2)和下密封盖(3)与圆柱筒(1)的连接处均设置有橡胶圈(7)。
3.根据权利要求1所述的水法制砂土样装置,其特征在于,控制阀(5)内部设置有弹簧卡槽活塞(6)。
4.根据权利要求1所述的水法制砂土样装置,其特征在于,圆柱筒(1)两端设置有内螺纹,上密封盖(2)和下密封盖(3)周面上设置有外螺纹,上密封盖(2)和下密封盖(3)分别与圆柱筒(1)两端螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的水法制砂土样装置,其特征在于,下密封盖(3)朝向圆柱筒(1)外部的一端设置有水阀,水阀与圆柱筒(1)内部连通。
6.根据权利要求1所述的水法制砂土样装置,其特征在于,上密封盖(2)和下密封盖(3)均采用钢化塑料制成,圆柱筒(1)采用钢化透明塑料制成。
7.一种基于权利要求1-6任意一项所述装置的水法制砂土样方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,采用室外配置或室内配置两种方式进行砂土试样配制;
室外配置时,在室外场地,打开圆柱筒(1)的下密封盖(3)以及控制阀(5),将圆柱筒(1)与下密封盖(3)连接的一端压入砂土内,然后关闭控制阀(5)阀门,将圆柱筒(1)垂直向上提出,获得砂土试样;
室内配置时,打开水法制样装置的上密封盖(2),将水注入圆柱筒(1)内,将试验砂土加入圆柱筒(1)内;然后将上密封盖(2)与圆柱筒(1)密封,关闭控制阀(5),进行振荡饱和,振荡5~10分钟,得到砂土试样;
步骤二,取出配样筒的下密封盖(3),在三轴制样器(11)上端嵌套约束环(13),三轴制样器(11)底部放置试验操作台(12),将配样筒放置在三轴制样器(11)中,上提配样筒,使砂土试样加入到三轴制样器(11),直到砂土试样从配样筒中全部进入三轴制样器(11)后,先取下约束环(13),再取出三轴制样器(11)。
8.根据权利要求7所述的水法制砂土样方法,其特征在于,取下约束环(13)后,先在砂土试样上方放置加圧板,采用导管(10)板穿过加圧板伸入砂土试样中,给砂土试样加以20-30kPa吸力后,取出三轴制样器(11),在砂土试样周面包裹乳胶膜(16)。
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