CN205483863U - 强夯模拟缩尺试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够合理地模拟强夯过程，检测最佳夯击能、夯击次数和夯击遍数等参数，从而指导实际施工过程的强夯模拟缩尺试验装置。该装置包括底座、土样筒，以及与土样筒匹配的夯击装置；所述土样筒安装在底座上，强夯模拟缩尺试验装置，还包括套筒；所述土样筒内具有内腔；所述套筒具有与土样筒内腔匹配的通腔；所述套筒套装在土样筒的上方，所述套筒内腔设置有柔性储水袋；所述储水袋充水后与套筒的内壁紧贴；所述储水袋延伸到土样筒的内腔，所述储水袋的开口延伸出套筒，且所述储水袋开口的边缘包裹在土样筒的外壁上。采用该装置可以准确获得每次强夯模拟后试样的沉降量；从而更加精确的检测最佳夯击能、夯击次数和夯击遍数等参数。

Description

强夯模拟缩尺试验装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程中的试验仪器技术领域，尤其涉及一种强夯模拟缩尺试验装置。

背景技术

公知的：强夯法是法国Menard公司于1969年开创的一种地基加固技术，它将重锤提高到一定高度然后自由下落，通过反复夯实地基从而降低土体压缩性、减小不均匀沉降并提高地基承载力。这种施工方法具有工艺简单、效果显著、设备简单、费用低廉、适用土层范围广等突出优点，因此在目前的工程中有着重要而广泛的应用，具有较大的经济效益和社会效益。

国内外的众多学者对于强夯加固机理进行了很多的研究，但是强夯的设计仍然远远落后于强夯的实际应用，很多学者通过强夯模拟来探讨强夯的加固机理。而在实际施工中，工程技术人员一般通过在试夯区进行试夯来确定最佳夯击能、夯击遍数等施工参数，带有一定的盲目性，因此有必要提供一种能合理模拟强夯的试验装置从而开展强夯设计和优化强夯施工方案。

目前，中国专利申请公开号为CN104749054A的《三维可操控强夯模拟离心机试验机械手装置》提供了一种强夯模拟三维可操作离心机试验机机械手装置，其技术方案是，结合离心机装置、影像系统和传感器系统，在离心机上安装微型夯锤和自由落锤系统，通过三向运动模块能有效地实现自由落锤和换点夯击等强夯作业过程，但是离心机属于非常昂贵的仪器，一般单位和机构都不具备离心机实验室，这种方法存在试验成本高、操作复杂等问题。韩文喜在《饱和土的强夯模拟试验》中提到了一种通过伺服动三轴仪模拟强夯的装置，其技术方案是，在改装原有三轴仪的基础上，将原有的液压加压系统改装为落锤加力系统从而模拟强夯冲击荷载，但是一般单位不具备三轴仪，而且三轴仪属于精密的仪器，这种方法存在模拟过程可能损坏原有仪器、不能应用于实践中常见的非饱和土模等缺陷。《公路路基施工规范F10-2006》规定在施工前，选定试夯区，然后通过原位试夯确定包括锤重、落距、夯击次数和最佳夯击能等施工参数，但是这种原位试夯带有一定的盲目性，可能存在强夯机不能满足要求的压实度或承载力等指标，而不得不更换强夯机的问题，引起施工成本上升，影响施工效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够合理地模拟强夯过程，检测最佳夯击能、夯击次数和夯击遍数等参数，从而指导实际施工过程的强夯模拟缩尺试验装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：强夯模拟缩尺试验装置包括底座、土样筒，以及与土样筒匹配的夯击装置；所述土样筒安装在底座上，强夯模拟缩尺试验装置，还包括套筒；

所述土样筒内具有内腔；所述套筒具有与土样筒内腔匹配的通腔；所述套筒套装在土样筒的上方，所述套筒内腔设置有柔性储水袋；所述储水袋充水后与套筒的内壁紧贴；所述储水袋延伸到土样筒的内腔，所述储水袋的开口延伸出套筒，且所述储水袋开口的边缘包裹在土样筒的外壁上。

进一步的，所述土样筒的内腔为通腔，所述土样筒内腔内设置有与内腔匹配的垫块，所述垫块位于底座上。

进一步的，所述土样筒的外壁上设置有连通内腔的排气孔。

进一步的，所述土样筒的内壁上紧贴有海绵层，所述海绵层延伸到套筒的顶部，且与套筒的内壁紧贴，所述储水袋充水后与海绵层紧贴。

进一步的，所述海绵层的厚度为土样筒厚度的1/3。

进一步的，所述储水袋采用塑料薄膜制作。

进一步的，所述储水袋开口的边缘包裹在土样筒的外壁上，且通过橡皮条固定在外壁上。

进一步的，所述夯击装置包括导向筒以及微型夯锤，所述微型夯锤滑动安装在导向筒内，所述微型夯锤通过导向筒导向；所述导向筒的外径小于土样筒的内径的二分之一。

进一步的，所述底座上设置有支撑架；所述土样筒以及套筒的外壁上均设置有抱箍；所述土样筒以及套筒均通过抱箍固定在支撑架上。

进一步的，所述的强夯模拟缩尺试验装置，还包括检测储水袋内水位的水位检测装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的强夯模拟缩尺试验装置，由于在土样筒上设置有套筒，同时在套筒内设置有储水袋。在进行强夯模拟的过程中，首先将土样放置到土样筒内后，向套筒的储水袋内注入一定质量的水，然后将套筒安装在土样筒上方，储水袋与土样接触，测量此时储水袋中水位高度，然后取下套筒进行强夯模拟，模拟后将套筒重新安装到土样筒上；再次测量储水袋中水位的高度。通过前后两次储水袋内水位高度的变化，从而测量得到土样强夯后的沉降量。由于强夯模拟过程会在土层表面形成凹凸不平的凸起，难以准确测得试样的夯沉量，本实用新型所述的强夯模拟缩尺试验装置不直接测试样高度的变化，而通过测储水袋中自由水面高度的变化，从而可以准确获得每次强夯模拟后试样的沉降量；从而更加精确的检测最佳夯击能、夯击次数和夯击遍数等参数。

附图说明

图1是本实用新型实施例中强夯模拟缩尺试验装置的土样筒中安装土样的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中强夯模拟缩尺试验装置的强夯模拟示意图；

图3是本实用新型实施例中强夯模拟缩尺试验装置测量强夯后试样沉降量的示意图；

图中标示：1-套筒，2-土样筒，3-排气孔，4-底座，5-垫块，6-海绵层，7-微型夯锤，8-导向筒，9-储水袋，10-橡皮条，11-水位检测装置，12-支撑架，13-抱箍。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至3所示，本实用新型所述的强夯模拟缩尺试验装置，包括底座4、土样筒2，以及与土样筒2匹配的夯击装置；所述土样筒2安装在底座4上，强夯模拟缩尺试验装置，还包括套筒1，所述土样筒2内具有内腔；所述套筒1具有与土样筒2内腔匹配的通腔；所述套筒1套装在土样筒2的上方，所述套筒1内腔设置有柔性储水袋9；所述储水袋9充水后与套筒1的内壁紧贴；所述储水袋9延伸到土样筒2的内腔，所述储水袋9的开口延伸出套筒1，且所述储水袋9开口的边缘包裹在土样筒2的外壁上。

所述与土样筒2匹配的夯击装置是指夯击装置的大小与土样筒2的内腔匹配，能够实现对土样筒2内的土样进行多点夯击，即夯击装置的夯锤截面积小于土样筒2内腔的截面积；从而可以保证夯击装置能够对土样筒2内的土样进行多点夯击。

所述套筒1具有与土样筒2内腔匹配的通腔；是指套筒1通腔的横截面形状与土样筒2横截面形状完全相同。

在使用的过程中：

首先制备土样，然后将土样放置在土样筒2内，土样放置好以后在土样筒2上安装套筒1，然后将一定质量的水注入到套筒1的储水袋9内，同时使得储水袋9的底部与土样的上表面充分接触，同时储水袋9与土样筒2的内壁以及套筒1的内壁紧贴。然后对储水袋内的水位高度进行检测，得到一个水位高度后，将套筒1和储水袋9拆卸。然后通过夯击装置对土样筒2内的土样进行模拟夯击，模拟夯击完成后，将套筒1套装在土样筒2上，并且保持储水袋9内水的质量与第一次冲入储水袋9内水的质量一致。检测此时储水袋9内水位的高度。通过检测得到的水位高度与模拟夯击前水位高度的比较，从而得到土样的夯沉量。同时根据模拟夯击过程中记录的夯击能以及夯击次数从而得到在相应夯沉量下对应的夯击能和夯击次数。

模拟夯击后土样的表面凹凸不平，本实用新型所述的强夯模拟缩尺试验装置通过测量储水袋内的水位高度从而测量夯沉量，由于储水袋9为柔性储水袋，水可以自由流动，因此可以通过储水袋9的柔性以及水的自由流动填满土样表面的凹凸不平的地方，从而可以精确的测量夯击后土样的夯沉量。

综上所述本实用新型所述的强夯模拟缩尺试验装置，由于在土样筒2上设置有套筒1，同时在套筒1内设置有储水袋9。在进行强夯模拟的过程中，首先将土样放置到土样筒2内后，向套筒1的储水袋9内注入一定质量的水，然后将套筒1安装在土样筒2上方，储水袋9与土样接触，测量此时储水袋9中水位高度，然后取下套筒2进行强夯模拟，模拟后将套筒1重新安装到土样筒2上；再次测量储水袋9中水位的高度。通过前后两次储水袋9内水位高度的变化，从而测量得到土样强夯后的沉降量。由于强夯模拟过程会在土层表面形成凹凸不平的凸起，难以准确测得试样的夯沉量，本实用新型所述的强夯模拟缩尺试验装置不直接测试样高度的变化，而通过测储水袋9中自由水面高度的变化，从而可以准确获得每次强夯模拟后试样的沉降量；从而更加精确的检测最佳夯击能、夯击次数和夯击遍数等参数。

为了便于在土样进行强夯模拟检测后将土样从土样筒2内取出，进一步的，所述土样筒2的内腔为通腔，所述土样筒2内腔内设置有与内腔匹配的垫块5，所述垫块5位于底座4上。由于土样筒2的内腔为通孔，因此在强夯完成后可以直接将土样筒向上抽提，从而便于土样的取出。

为了使得在模拟夯击过程中，土样内的气体可以排出，避免气体无法排出对夯击检测造成影响，进一步的，所述土样筒2的外壁上设置有连通内腔的排气孔3。通过上述设置，使得在模拟夯击过程中，土样内部气体可以从排气孔3排出，减小了土样筒2边界对模拟结果的干扰；具体的为了避免土粒从排气孔中漏出，排气孔3直径为0.5mm。

强夯模拟过程中的冲击荷载会产生冲击波，为了吸收减小冲击波，降低反射的冲击波对试验结果的影响；进一步的，所述土样筒2的内壁上紧贴有海绵层6，所述海绵层6延伸到套筒1的顶部，且与套筒1的内壁紧贴，所述储水袋9充水后与海绵层6紧贴。所述海绵层6具体的采用加硬海绵层，加硬海绵层材料为加硬海绵，这样使得土样筒2边界接近柔性边界，可以吸收减小冲击波，从而降低反射的冲击波对试验结果的影响。同时上述的加硬海绵层使得气体可以排出而土颗粒不能从排气孔3中排出。

为了避免海绵层6过厚对检测造成影响，进一步的所述海绵层6的厚度为土样筒2厚度的1/3。

为了保证储水袋9的柔性，同时节约成本，进一步的，所述储水袋9采用塑料薄膜制作。

为了便于储水袋9固定在套筒1上，进一步的，所述储水袋9开口的边缘包裹在土样筒2的外壁上，且通过橡皮条10固定在外壁上。

所述夯击装置可以采用多种方式，比如直接采用微型夯锤，但是微型夯锤不易控制夯击点。进一步的，所述夯击装置包括导向筒8以及微型夯锤7，所述微型夯锤7滑动安装在导向筒8内，所述微型夯锤7通过导向筒8导向；所述导向筒8的外径小于土样筒2的内径的二分之一。通过导向筒8对微型夯锤7进行导向，从而可以准确的冲击夯击点，能够提高检测精度。所述导向筒8的外径小于土样筒2的内径的二分之一；从而可以保证模拟在多个点进行夯击。

为了避免，在模拟夯击的过程中土样筒发生振动，从而造成对检测的影响，同时便于套筒2的安装；进一步的，所述底座4上设置有支撑架12；所述土样筒2以及套筒1的外壁上均设置有抱箍13；所述土样筒2以及套筒1均通过抱箍13固定在支撑架12上。

为了便于夯沉量的检测，进一步的，所述的强夯模拟缩尺试验装置，还包括检测储水袋9内水位的水位检测装置11。所述水位检测装置11可以采用直尺也可以采用水位检测百分表。

Claims (10)

1.强夯模拟缩尺试验装置，包括底座(4)、土样筒(2)，以及与土样筒(2)匹配的夯击装置；所述土样筒(2)安装在底座(4)上，其特征在于：还包括套筒(1)；

所述土样筒(2)内具有内腔；所述套筒(1)具有与土样筒(2)内腔匹配的通腔；所述套筒(1)套装在土样筒(2)的上方，所述套筒(1)内腔设置有柔性储水袋(9)；所述储水袋(9)充水后与套筒(1)的内壁紧贴；所述储水袋(9)延伸到土样筒(2)的内腔，所述储水袋(9)的开口延伸出套筒(1)，且所述储水袋(9)开口的边缘包裹在土样筒(2)的外壁上。

2.如权利要求1所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述土样筒(2)的内腔为通腔，所述土样筒(2)内腔内设置有与内腔匹配的垫块(5)，所述垫块(5)位于底座(4)上。

3.如权利要求1所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述土样筒(2)的外壁上设置有连通内腔的排气孔(3)。

4.如权利要求3所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述土样筒(2)的内壁上紧贴有海绵层(6)，所述海绵层(6)延伸到套筒(1)的顶部，且与套筒(1)的内壁紧贴，所述储水袋(9)充水后与海绵层(6)紧贴。

5.如权利要求4所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述海绵层(6)的厚度为土样筒(2)厚度的1/3。

6.如权利要求4所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述储水袋(9)采用塑料薄膜制作。

7.如权利要求6所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述储水袋(9)开口的边缘包裹在土样筒(2)的外壁上，且通过橡皮条(10)固定在外壁上。

8.如权利要求1所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述夯击装置包括导向筒(8)以及微型夯锤(7)，所述微型夯锤(7)滑动安装在导向筒(8)内，所述微型夯锤(7)通过导向筒(8)导向；所述导向筒(8)的外径小于土样筒(2)的内径的二分之一。

9.如权利要求1所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：所述底座(4)上设置有支撑架(12)；所述土样筒(2)以及套筒(1)的外壁上均设置有抱箍(13)；所述土样筒(2)以及套筒(1)均通过抱箍(13)固定在支撑架(12)上。

10.如权利要求1所述的强夯模拟缩尺试验装置，其特征在于：还包括检测储水袋(9)内水位的水位检测装置(11)。