一种水势试验压土制样装置的制作方法

本发明属于岩土工程领域中压土的装置，具体为一种水势试验压土制样装置。

背景技术：

目前，类似的制样工艺中，人工分层夯土的方法操作难度大，而且无法保证每层土体干密度的均匀性，并且每层土体夯击次数也无法和获得的干密度建立稳定的统计关系，而整体夯击则无法实现土体的整体密实性，对于试样干密度控制要求严格的试验，例如水势试验，传统方法不能够很好的实现土体干密度的均匀性，难以满足制样需求，得出的结果不够理想。试验要求压制的土样试件内，土体干密度的误差应控制在±0.2g/cm³以内，但土工试验规程等其他规范文件或者其他参考文献中没有给出能够实现此制样目的的试验装置。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种水势试验压土制样装置，该装置可方便地将试验土样压制不同高度，不同直径的PVC管内，并且该装置操作简单、成本低、可调节性强，能较好的满足各类试验中对试样干密度均匀性的要求。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种水势试验压土制样装置，其特征在于，包括底板，底板安装有千斤顶，在底板上垂直焊接有四个打孔角柱，四个打孔角柱上方有顶板，顶板中央钻有螺纹孔，并配有可调节的螺纹柱或光滑柱，螺纹柱或光滑柱底部安装有浅口螺纹垫块，在四个打孔角柱中间安装有和浅口螺纹垫块相配合的试件圆箍，该试件圆箍用以固定PVC管压土试件；另配置有多个两至三种尺寸的活动金属垫块，用于千斤顶达到顶升上限后控制试样高度。

根据本发明，所述的底板中央设有凹槽，用于固定所述的千斤顶，凹槽尺寸与千斤顶底座尺寸相同，并且保证凹槽中心点与顶板上螺纹孔中心点连线与底板垂直。

进一步的，所述的打孔角柱从柱底1/3以上的位置均匀开孔，配合销栓上下调节顶板的高度。

所述螺纹柱或光滑柱用于调节伸出距离。

根据本发明，根据试验的需求，对干密度较小的土样选用螺纹柱安装浅口螺纹垫块对上部土体固定，利用千斤顶升高对内部土体整体压制或根据计算分层加入等质量的土体，千斤顶每次升高相同高度对土体分层压实；对于干密度较大的土样选用光滑柱安装浅口螺纹垫块对土体分层夯锤压实。

所述浅口螺纹垫块可拆卸。

所述试件圆箍放置于打孔角柱的开孔处，且可拆卸。

所述打孔角柱与底板采用焊接，打孔角柱与底板的材料均选用不锈钢。

本发明的水势试验压土制样装置，根据PVC管试件的高度和直径选则吻合PVC管内径的浅螺纹垫块调节顶板高度，使浅口螺纹垫块深入PVC管内部直至土体上部，用试件圆箍对PVC管固定，通过千斤顶的升高来压制内部土体，压制高度通过千斤顶升高高度进行控制，若压制高度较大，需要添加活动垫块高度来调节。实验中，对于干密度较小的土样可以选用螺纹柱安装浅口螺纹垫块对PVC管上部固定，利用千斤顶升高对内部土体整体压制或根据计算分层加入等质量的土体，千斤顶每次升高相同高度对土体分层压实；对于干密度较大的土样，可以选用光滑柱安装浅口螺纹垫块对土体进行分层夯锤，PVC管内土体高度根据光滑柱初始露出高度和最终露出高度控制。本装置操作简单、制作成本低、可调节性强，压制土样能够满足水势试验中对土体有均匀的干密度，良好的密实性等要求。

附图说明

图1是本发明的水势试验压土制样装置结构示意图；

图2是分别采用螺纹柱和光滑柱的压制方法；

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的详细说明。

具体实施方式

如图1所示，本实施例给出一种如水势试验压土制样装置，包括底板7，底板7安装有千斤顶6，在底板7上垂直焊接有四个打孔角柱5，四个打孔角柱5上方有顶板2，顶板2中央钻有螺纹孔，并配有可调节的螺纹柱或光滑柱1，螺纹柱或光滑柱1底部安装有浅口螺纹垫块3，在四个打孔角柱5中间安装有和浅口螺纹垫块3相配合的试件圆箍4，该试件圆箍4用以固定PVC管压土试件；另配置有多个两至三种尺寸的活动金属垫块8，用于千斤顶6达到顶升上限后控制试样高度。

其中，千斤顶6置于设有凹槽的底板7上，可以避免千斤顶6在操作过程中发生位置错动；底板7垂直焊接有四个打孔角柱，用以调节顶板2和试件圆箍4的高度；试件圆箍4用以固定PVC管压土试件；

压土试验中常用的PVC管直径有90mm、110mm、160mm三种，根据试验所需可以配置直径等于PVC管内径、高度为2cm～4cm的圆柱型活动金属垫块8，并在中心位置处钻1cm深的浅螺纹口，可顺时针旋转固定在螺纹柱或光滑柱1上，也可以逆时针旋转拆卸更换；且需配置适合PVC管直径的试件圆箍4。

在本实施例中，为保证打孔角柱5的强度，制作材料为不锈钢，对称布置于底板7的四个角；浅口螺纹垫块3可顺时针拧紧固定在螺纹柱或光滑柱1上，也可逆时针拆卸更换；顶板2可配合销栓在打孔角柱5上调节高度；顶板2中央的螺纹孔圆心与底板7中心连线必须垂直。

使用本实施例的水势试验压土制样装置，对干密度较小的土样可以选用螺纹柱1安装浅口螺纹垫块3对上部土体固定，利用千斤顶6升高对内部土体整体压制或根据计算分层加入等质量的土体，千斤顶6每次升高相同高度对土体分层压实；对于干密度较大的土样可以选用光滑柱1安装浅口螺纹垫块3对土体分层夯锤压实。

对于干密度较小的土体式样采用螺纹柱1(见图2)对其压制，具体操作步骤如下：

步骤一：拆除上部顶板2和试件圆箍4；将千斤顶6置于底板7的凹槽中，并将裁截好的PVC管放置在千斤顶6上，保证垂直。安装前计算土体压缩距离，计算是否需要添加活动金属垫块8以达到要求距离；

步骤二：将配制好的土体按试验所需的量，加入到PVC管内，加土完成对PVC管小幅度摇晃，至土体内部无空洞且上部平整；

步骤三：根据PVC管的高度安装试件圆箍4至PVC管的中部，将安装了螺纹柱1和浅螺纹垫块3的顶板2配合销栓安装至高于PVC管上部的位置，并调节螺纹柱1和浅螺纹垫块3深入PVC管内部至土体，安装完成确保整个试件垂直，并检查销栓、试件圆箍4是否稳定。

步骤四：利用千斤顶6压制土体，在千斤顶6升高过程中需要及时量测升高距离，千斤顶6升至计算高度1/2时，逆时针调节螺纹柱1上升1/10PVC管(试件)高度，再升高千斤顶6，压制至指定高度，让土体和PVC管的管壁产生相对滑移，减小管壁摩擦力的影响，提高土体干密度的均匀性，或根据计算分层加入等质量的土体，千斤顶6每次升高相同高度对土体分层压实

步骤五：压制完成，为保证试件的稳定先拔除销栓拆卸顶,2，后拆除试件圆箍4，取下试件。

对于干密度较大的土体采用光滑柱1对其分层夯锤，具体操作步骤如下：

步骤一：拆除上部顶板2和试件圆箍4；将千斤顶6置于底板的7凹槽中，并将裁截好的PVC管放置在千斤顶6上，保证垂直。

步骤二：将配制好的土体按试验所需的量，分层(每层土体质量相等)加入到PVC管内，加土完成对PVC管小幅度摇晃，至土体内部无空洞且上部平整；

步骤三：根据PVC管的高度安装试件圆箍4至PVC管的中部，将安装了光滑柱1和浅螺纹垫块3的顶板2配合销栓安装至高于PVC管上部的位置；安装完成确保整个试件垂直，并检查销栓、试件圆箍4是否稳定。步骤四：对浅口螺纹垫块3和PVC管内径涂抹凡士林，减小浅口螺纹垫块3和PVC管的摩擦，将光滑柱1提升直至固定高度，让其自由下落对土体夯实，压制过程中可以配合外力，将每层土体压制至指定高度，在压制过程中需要及时量测光滑柱1露出高度，根据计算夯至指定的高度。

步骤五：压制完成为保证试件的稳定先拔除销栓拆卸顶板，后拆除圆箍，取下试件。

下面是对本发明的原理进行说明：

底板7中央凹槽的尺寸与千斤顶6底座正好吻合，固定千斤顶6，避免在操作过程中千斤顶发生错位；对干密度较小的土体上部螺纹柱1安装浅口螺纹垫块3用于调整PVC管中土柱高度，通过升高千斤顶6对其压制，以及在初步压实后，通过调节活动金属垫块8高度继续压实，在继续压实的过程中将土柱与PVC管壁的静摩擦变为滑动摩擦，达到提高土体干密度均匀性的目的；干密度较小的土体可以根据计算分层加入等质量的土体，千斤顶6每次升高相同高度对土体分层压实，能够提高内部土体压制的密实性；对于干密度较大的土样，可以选用光滑柱1安装浅口螺纹垫块3对PVC管内部土体分层夯击；根据PVC管直径的选用相应的试件圆箍4，保证在压制过程中PVC管的垂直稳定；该装置操作简单、成本低、可调节性强，能满足不同密度土样的压制，并保证土体有均匀的干密度和整体密实性。使用本装置压制5个高1米的水势试验试样，干密度从1.2～1.6g/cm³不等，通过对其不同高度土样干密度进行检测发现，干密度误差均能控制在±2％以内，能够保证试验的顺利完成以及试验结果的精确性。