一种砂土固结压缩试验装样器及其装样方法与流程

本发明涉及一种装样器及装样方法，特别是一种砂土固结压缩试验装样器及其装样方法，属于岩土工程中的试样制备技术领域。

背景技术：

在地基上修建建筑物，地基土内各点不仅要承受土体本身的自重应力，而且要承担由地基上部荷载产生的附加应力，这都将导致地基土体的变形。为了研究土体的最终沉降效果，以及确定达到这一最终值前，沉降随时间的逐渐开展规律，我们必须对土体的压缩以及固结特性进行研究，也就需要进行室内的一维压缩（固结）试验。

室内一维压缩（固结）试验采用环刀试样，根据试验操作，制备环刀试样的方法一般分两种：环刀切取式和环刀填入式。环刀切取式适用于原状土和击实法制备的重塑土样，而环刀填入式适用于击样法、压样法制备的重塑样和调成一定含水率要求的吹填土。在制备试样时，对于扰动砂土样，宜在105°C~110°C下烘干，后碾散过筛，配制成所需级配，采用环刀填入式制备试样。

但由于砂土粘聚性差，颗粒分散，一般在进行人工装样时，易出现大小颗粒分布不均的现象。大颗粒容易聚集到环刀周边，而小颗粒则在环刀试样中间，颗粒级配分布不均将会对试验研究产生不良影响。与此同时，由于人工压实各层的密实程度难于控制，易出现上下层相对密实度不同的现象，使得相对密实度成为实验研究的不利变量。除此之外，人工找平试样上表面的难度较大，很容易造成试样局部不平整的现象，使得试样在真正受力时，产生受力不均，将对实验结果造成较大影响。因此，仅通过一般人工装样，试验结果波动性相对较大，可靠性也相对较低。

为了解决上述问题，需要发明一种形式简单、操作方便的砂土一维固结（压缩）试验装样器及装样方法，实现一维压缩（固结）砂样的均匀分层制样，解决试样上下不均、表观不平整问题，准确控制试样相对密实度

在此之前，中国专利ZL201410476408.6公开了一种可控密度式土工三轴制样器，通过导筒与不同高度带檐圆柱配合，实现三轴试样的均匀分层制样，有效解决试样上下不均、表观不平整的问题。但此装置仅适用于三轴试样制备，并且操作复杂。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种操作简单，使用方便，可以使砂样的均匀分层制样，解决试样上下不均、表观不平整问题，准确控制试样相对密实度的砂土固结压缩试验装样器及其装样方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种砂土固结压缩试验装样器，包括水槽，所述水槽内设置有外护环，所述外护环内的水槽底部上设置有透水石，所述透水石上铺设有滤纸，滤纸上方沿外护环一周设置有内护环，所述内护环内一周具有环刀，所述环刀上安装有上层外框，所述上层外框上设置有限位器，所述限位器分为盖合在上层外框上的盖体部分以及沿所述盖体部分中心向外延伸设置的管体部分，所述管体部分中设置有可上下活动传力杆，所述传力杆上设有至少一个限位孔，传力杆位于环刀内的一端上设置有刮砂装置，所述刮砂装置包括刮条和压力板，所述刮条沿传力杆的径向方向设置，所述压力板位于刮条上背离刮动砂土的一侧，传力杆的另一端设有把手。

作为更进一步的优选方案，所述压力板为扇形结构，该扇形结构的半径边固定在刮条上。

作为更进一步的优选方案，所述传力杆上设置有三个刮条。

作为更进一步的优选方案，所述传力杆上设有至少三个限位孔，三个限位孔沿传力杆的长度方向设置，三个所述的限位孔分别对应一个插销，插销插置在限位孔卡在管体部分端部。

一种砂土固结压缩试验装样器的装样方法，包括：

A.根据干密度及试样级配要求，确定每组砂样的质量，配制出相应的砂样，将砂样充分搅拌均匀后，通过托盘天平按质量平均分为至少三份砂样；

B.将其中一份砂样撒在环刀内，位于滤纸上；

C.将限位器安装在上层外框上；

D.使刮砂装置按压在环刀内的砂样上，选择靠传力杆端部最近的限位孔，将插销插入该限位孔；

E.转动以及按压把手带动刮砂装置活动将砂样平整的压缩在环刀内，直至插销更加接近或接触到传力杆的端部为止；

F.拆卸下限位器；

G.用小勺将已压缩的砂样表层刮毛，再取一份砂样撒在已压缩的砂样上；

H.按照上述步骤C至步骤G进行流程操作，对其余的其他砂样逐份进行相同操作；

I.将滤纸铺设在最后一次压缩的砂样上；

J.在滤纸上放置透水石，在上层外框上加盖上盖。

有益效果

与现有技术相比，本发明的一种砂土固结压缩试验装样器及其装样方法，能够较为准确地控制一维固结试验中砂土试样的干密度及相对密实度，确保砂土试样装样的均匀性，从而降低由于砂土试样干密度、相对密实度不同或者装样不均匀对于试验结果造成的影响，达到减小试验误差的目的，同时，本试验方法高效、快捷、易于操作，能够很大程度地节省装样时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是刮砂装置的结构示意图；

其中，1-水槽，2-外护环，3-透水石，4-滤纸，5-内护环，6-环刀，7-上层外框，8-限位器，9-传力杆，10-刮条，11-压力板。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

如图1所示，本发明的一种砂土固结压缩试验装样器，包括固结容器原有部分组件，即水槽1，所述水槽1内设置有外护环2，所述外护环2内的水槽1底部上设置有透水石3，所述透水石3上铺设有滤纸4，滤纸4上方沿外护环2一周设置有内护环5，所述内护环5内一周具有环刀6，所述环刀6上安装有上层外框7；

另外还包括辅助装样器，即上层外框7上设置有限位器8，所述限位器8使用厚度小于2mm的透明硬质材料制成，所述限位器8分为盖合在上层外框7上的盖体部分以及沿所述盖体部分中心向外延伸设置的管体部分，所述限位器8可以为下部开口的倒漏斗状结构，且其下部恰好卡在上层外框7的上口部；

所述管体部分中设置有可上下活动传力杆9，所述传力杆9上设有至少一个限位孔，传力杆9位于环刀6内的一端上设置有刮砂装置；

所述刮砂装置包括刮条10和压力板11，所述刮条10沿传力杆9的径向方向设置，所述压力板11位于刮条10上背离刮动砂土的一侧，传力杆9的另一端设有把手。

所述压力板11为扇形结构，该扇形结构的半径边固定在刮条10上。

所述传力杆9上设置有三个刮条10。

所述传力杆9上设有至少三个限位孔，三个限位孔沿传力杆9的长度方向设置，三个所述的限位孔分别对应一个插销，插销插置在限位孔卡在管体部分端部。

一种砂土固结压缩试验装样器的装样方法，包括：

A. 根据干密度及试样级配要求，确定每组砂样的质量，配制出相应的砂样，将砂样充分搅拌均匀后，通过托盘天平按质量平均分为至少三份砂样；

B.将其中一份砂样撒在环刀6内，位于滤纸上；

C.将限位器8安装在上层外框7上；

D.使刮砂装置按压在环刀6内的砂样上，选择靠传力杆9端部最近的限位孔，将插销插入该限位孔；

E.转动以及按压把手带动刮砂装置活动将砂样平整的压缩在环刀6内，直至插销更加接近或接触到传力杆9的端部为止；

F.拆卸下限位器8；

G.用小勺将已压缩的砂样表层刮毛，再取一份砂样撒在已压缩的砂样上；

H.按照上述步骤C至步骤G进行操作流程，对其余的其他砂样逐份进行相同操作；

I.将滤纸铺设在最后一次压缩的砂样上；

J.在滤纸上放置透水石，在上层外框7上加盖上盖。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。