CN206546279U - 一种可控含水量与孔隙比的软黏土单面排水固结精确制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可控含水量与孔隙比的软黏土单面排水固结精确制样装置，透水石板嵌入槽型圆台中，采用胶黏剂粘结；装置底座通过胶黏剂粘结在槽型圆台底面；独立的集水槽位于透水石板下方，用于放置排出的水并测定水量；带有刻度的储样圆管通过胶黏剂粘结在槽型圆台顶面，土样在储样圆管内部；不透水加载盖板位于土样上方；以上各部分均采用透明度好、强度高、耐久性好的有机玻璃制成，组装完成后检验该装置的密闭性。本实用新型经济性好，装置连接简单，体积轻便，操作容易；制备的试样，均匀不分层无硬块，制备的多组土样差别甚小，稳定极好；可严格控制土样的含水量和孔隙比，制备精确度高。

Description

一种可控含水量与孔隙比的软黏土单面排水固结精确制样 装置

技术领域

本实用新型属于建设工程技术领域，涉及土工试验中饱和重塑土样的制备，尤其针对含水量高且不易成型的饱和重塑软黏土试样的制备。

背景技术

现阶段，含有压缩试验、渗透试验、三轴试验、剪切试验、贯入试验、流变试验等在内的土工重塑试验在进行试验前，都应制备试验所需的重塑土样。土样制备效果与质量直接关乎土工试验结果的准确性。因此，基于稳定、均匀、可控的制样方式，制备出的试样对工程实践以及科学研究都有巨大的帮助。

常用的土样制备方式有：第一种，把干土制成均匀泥浆，利用烘干箱烘干等方式，将泥浆含水量降至规定要求，然后进行人工揉搓或压样器挤压，制备成不同形状、不同含水量、不同孔隙比的土样。但其弊端是，在分析其制样的结果时，由于脱水采用风干或烘干的方式，导致内部与表面失水速度不同，土样会出现较多硬块。再者人工揉搓以及填土挤压导致土样存在分层情况，呈现出非均匀状态，影响测试结果准确性，进而影响试验结果。且当含水量较高，土样不能成形时，以往制样方法难以成样；第二种，采用模型箱预压的方法，将土样放在模型箱中，土体通过顶部与底部细沙层或土工布进行排水，在土样顶部预压荷载。但运用此方法时，由于各自的上下表面的排水条件变化较大，且土样含水量变化多以经验确定，难以量化计算，因此，无法确定当前土样的状态，据此确定预压的时间。

实用新型内容

针对现有技术中，传统饱和土样制备方法不均匀、不稳定且不可控的缺陷。本实用新型提供一种可控含水量与孔隙比的软黏土单面排水固结精确制样装置，该装置通过顶面预压固结，采用顶面不排水，底面基于均匀透水石排水的方式，并通过记录当前状态土层的厚度，收集装置下底面排出水量，精确计算土样当前状态的含水量与孔隙比，精确制备均匀的试样。本实用新型可通过制作不同大小和型号的装置，满足不同土工试验的要求，如将该装置其放在低温控制箱中，可研究不同温度的制样影响。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种单面排水固结的土工精确制样装置，包括不透水加载盖板1、带有刻度的储样圆管2、透水石板3、槽型圆台4、装置底座5、集水槽6。

所述的透水石板3嵌入槽型圆台4中，采用胶黏剂粘结，制样时，透水石板3上方放置滤纸；所述的装置底座5通过胶黏剂粘结在槽型圆台4的底面；所述的独立的集水槽6位于透水石板3下方，装置底座5内部，用于放置排出的水8，精确测定土样7当前的含水量和孔隙比；所述的带有刻度的储样圆管2 通过胶黏剂粘结在槽型圆台4的顶面，土样7在储样圆管2内部，制样时，采用凡士林均匀涂抹在储样圆管2的壁面；所述的不透水加载盖板1位于土样7 上方，制样时，不透水加载盖板1侧面均匀涂抹凡士林，防止顶面透水，减少摩擦。以上各部分均采用透明度好、强度高、耐久性好的有机玻璃制成，组装完成后检验该装置的密闭性。

使用该制样装置时，首先，将凡士林均匀涂抹在储样圆管2的壁面，再将滤纸垫在透水石板3上，把制样装置和集水槽6分别称重，将配制好的泥浆土样沿储样圆管壁2滑入；然后，将不透水加载盖板1侧面均匀涂抹凡士林后，放在储样圆管2中，记录试样高度H与装置质量；最后，在不透水加载盖板1 上亚重砝码，进行单面排水固结，记录当前的试样高度和集水槽的质量，计算出当前状态下试样的含水量与孔隙比，以此确定压重荷载以及时间。

本实用新型的有益效果为：该装置造价低，经济性好，装置连接简单，体积轻便，操作容易。制备的试样，均匀不分层无硬块。且该制备的多组土样差别甚小，稳定极好。可严格控制土样的含水量和孔隙比，制备精确度高。

附图说明

图1是土工精确制样装置的主视图；

图2是土工精确制样装置的左视图；

图3是土工精确制样装置的俯视图；

图4是土工精确制样装置的仰视图；

图5是图3中A-A的剖面图；

图中：1不透水加载盖板；2带有刻度的储样圆管；3透水石板；4槽型圆台；5装置底座；6集水槽；7土样；8排出的水。

具体实施方式

以下结合技术方案(和附图)详细叙述本实用新型的具体实施方式。

在图中，以上实用新型可根据试验土样的具体要求，制作不同型号和大小的各组件。建议采用透明度较好，强度较高，耐久性好的有机玻璃制作。各部分按顺序连接，首先，将透水石板3嵌入槽型圆台4中，用胶黏剂粘结；再将装置底座5用胶黏剂粘结在槽型圆台4的底面；将带有刻度的储样圆管2用胶黏剂粘结在槽型圆台4的顶面，最后放入独立的不透水加载盖板1，独立的集水槽6。以上各部分均采用透明度好、强度高、耐久性好的有机玻璃制成，组装完成后检验该装置的密闭性。

使用该灌浆装置时，首先，将凡士林均匀涂抹在储样圆管2的壁面，再将滤纸垫在透水石板3上，把装置和集水槽称重，将配制好的泥浆(已知m₀、m_s、 w₀、d_s)沿储样圆管壁2滑入，称重；然后，将面积为S的不透水加载盖板1侧面均匀涂抹凡士林后，放在圆管1中，记录试样高度H₀；最后，加载盖板亚重砝码，进行单面排水固结，记录当前状态试样高度H和集水槽6的质量。基于公式计算出当前状态下试样的含水量与孔隙比，以此确定压重荷载与时间。最后滑出试样，进行相关土工试验，清洗相关装置，试样制备结束。

按下式可计算出当前状态下土样精确的含水量与孔隙比。

V₀＝S·H₀ (1.1)

V＝S·H (1.2)

ρ₀＝m₀/V₀ (1.3)

m＝m₀-m_排 (1.4)

ρ＝m/V (1.5)

w＝m_s/(m₀-m_排) (1.6)

e₀＝(1+w₀)d_sρ_w/ρ₀-1 (1.7)

e＝(1+w)d_sρ_w/ρ-1 (1.8)

式中：V₀代表土样的初始体积；S代表不透水加载盖板的面积；H₀代表带有刻度的储样圆管初始高度；V代表土样的当前体积；H代表带有刻度的储样圆管当前高度；ρ₀代表土样初始密度；m₀代表土样初始质量；m_排代表集水槽中水的质量；m代表土样的当前质量；ρ代表土样当前密度；w代表土样当前含水率； m_s代表干土样初始质量；e₀代表土样的初始孔隙比；w₀代表土样初始含水率；d_s代表土粒比重；ρ_w代表水的质量；e代表土样的当前孔隙比。

Claims (2)

1.一种可控含水量与孔隙比的软黏土单面排水固结精确制样装置，其特征在于，所述的软黏土单面排水固结精确制样装置包括不透水加载盖板(1)、带有刻度的储样圆管(2)、透水石板(3)、槽型圆台(4)、装置底座(5)、集水槽(6)；

所述的透水石板(3)嵌入槽型圆台(4)中，采用胶黏剂粘结，制样时，透水石板(3)上方放置滤纸；所述的装置底座(5)通过胶黏剂粘结在槽型圆台(4)的底面；所述的独立的集水槽(6)位于透水石板(3)下方，用于放置排出的水(8)，精确测定土样(7)当前的含水量和孔隙比；所述的带有刻度的储样圆管(2)通过胶黏剂粘结在槽型圆台(4)的顶面，土样(7)在储样圆管(2)内部，制样时，采用凡士林均匀涂抹在储样圆管(2)的壁面；所述的不透水加载盖板(1)位于土样(7)上方，制样时，不透水加载盖板(1)侧面均匀涂抹凡士林。

2.根据权利要求1所述的一种可控含水量与孔隙比的软黏土单面排水固结精确制样装置，其特征在于，所述的不透水加载盖板(1)、带有刻度的储样圆管(2)、透水石板(3)、槽型圆台(4)、装置底座(5)、集水槽(6)均采用有机玻璃制成。