专利名称：中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于岩土力学三轴试验试样制备技术领域，具体涉及ー种适用于渗透性低的砾石土的中型三轴(颗粒最大粒径小于20mm)沙芯加速排水新试验方法的预成孔制样器。
背景技术：
三轴仪是岩土力学研究最常规最重要的实验设备之一。三轴试验是测定岩土材料的抗剪强度、本构參数的ー种手段。试验方法是对三轴压カ室中的圆柱形试样，分别施加围压(即小主应カ。3)和轴向应力(即大主应カ％)，測定不同时间(用于蠕变试验)、不同应カ状态下试样轴向应变S1和体应变e v，至试样破坏，求得试样抗剪强度和本构关系及參数。目前在建和已建的200m以上高土石坝中，超过70%是采用砾石土作为心墙防渗料。因此，采用三轴仪等进行砾石土力学试验，测试其抗剪强度和本构关系及參数是岩土力学试验的重要内容。对于端膜效应影响程度大的含大量粗颗粒的砾石土，要准确测定其强度及变形特性，应进行中型以上的三轴试验。然而，由于砾石土滲透系数小，中尺寸试样的饱和及试验过程中分迁移十分困难，因此，砾石土的強度及本构关系试验研究成为了岩土力学测试中的难点问题。试样饱和、固结、剪切过程中饱水或排水不充分都会导致三轴试验结果不真实。若要按传统方法进行试验，保证试样饱和、固结、剪切过程中饱水或排水充分，试验周期将很长，无论是从中型三轴试验仪设备性能还是试验时间上都是难以接受的，因此迫切需要对砾石土的中型三轴试验排水エ艺进行改进，创造的新型试验方法是在中型尺寸土试样中沿试样轴向进行预成孔，在孔中灌沙形成沙芯，用带有沙芯的试样进行三轴试验，可以提高试样的饱和、固结、剪切排水速率，较大程度提高低滲透性土的三轴试验效率，但现有技术中尚无现成的中型三轴沙芯加速排水预成孔试验设备。
实用新型内容针对现有三轴试验技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供ー种砾石土中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器，它能在中型三轴试验试样制备过程中预成孔，在孔中灌沙形成沙芯，有利于加速三轴试样的饱和、固结、孔压消散、剪切排水等过程，从而提高三轴试验效率，并得到可靠的、更接近真实的试验数据。本实用新型的技术方案是中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器的制样平台为一向下凹的水平试验台，沿中心轴线在制样平台之上依次设置有制样底盘、试样成模筒、紧箍；沿中心轴线在制样平台之下的ー组金属导杆垂直向上穿过制样底盘伸向试样成模筒中。所述的导杆穿接在固定导向盘之中，导杆顶端套导杆帽，并与活动导向盘上表面齐平。所述的试样成模筒的直径为10. 1cm，高度为20cm，外套ー紧箍，紧箍两侧外伸的卡ロ与螺 杆旋紧连接。所述的ー组导杆是直径为5. Omm的与试样成模筒轴向平行的直导杆；导杆帽内径为5. 1mm，套接在导杆的顶端。所述的ー组导杆总共为5根(可根据试验具体要求决定导杆根数)，在直径为10. Icm的试样成模筒的圆形横截面上成均匀分布。所述的均匀分布是在试样成模筒的圆形横截面10. Icm直径大圆的圆心设置I根导杆，与大圆同心的2. 5cm直径小圆的圆周均匀分布4根导杆。所述的金属导杆是不锈钢导杆，导杆帽顶部车丝与导杆帽丝扣连接。本实用新型设计合理、结构简洁、操作方便、成孔质量高，完全满足中型三轴沙芯加速排水的试样成孔要求。此项专利申请与以往技术相比的有益效果如前所述，现有技术中，由于砾石土滲透系数小，中尺寸试样的饱和及试验过程中排水十分困难。为解决这个难题，本申请人创造了ー种新的试验方法，即在中尺寸砾石土试样中沿试样轴向进行预成孔，在孔中灌沙形成沙芯，可以提高试样的饱和、固结、剪切排水 速率，较大程度提高低滲透性土的三轴试验效率。
图I是本实用新型一实施例剖视结构示意图；图中标记如下I-试样成模筒；2_紧箍；3_活动导向盘；4_导杆帽；5_限位孔；6_螺杆-J-制样平台；8_ 土样；9_制样底盘；10_导杆；11_固定导向盘；12_导杆升降装置。图2是图I的A-A截面结构示意图。图中标记如下I-试样成模筒；2_紧箍；3-A-活动导向盘主件；3-B-活动导向盘附件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
及有关技术问题作进ー步详细的描述。①成孔參数选取中型三轴沙芯加速排水试验方法是否可行的前提是，沙芯的设置对土试样的强度及变形特性的影响程度如何，其主要影响因素包括孔的直径、孔的数量、孔的布置方式及沙芯与土样间的力学性质差异。在直径10. 1cm、高20cm的圆柱体试样中形成I 5个C>5. Omm的沙芯,沙芯的面
积(或体积)置換率占0. 25 I. 5%，试验表明，沙芯的设置对土试样的強度及变形特性基本无影响，该实用新型可适用于科研工作与工程生产中，能大大地提高三轴试验效率。②预成孔制样エ艺要在直径为10. 1cm、高为20cm的圆柱体试样中形成直径5. Omm且平行于试样轴向的多个均匀连续小孔，技术上是困难的，针对该技术难题，创造出本实用新型的中型三轴预成孔制样器，如图I所示。导向盘(11)、制样底盘(9)共同确定导杆(10)在试样成模筒
(I)中的空间位置，分层制样的步骤如下I、将试样成膜筒I固定在制样底盘(9)上，成膜筒外套上紧箍(2)，如附图I所示；2、固定好成膜筒之后，未安活动导向盘(3)前均匀填入松散的砾石土，安活动导向盘3，在活动安导向盘时应注意，先将活动导向盘主件(3-A)对准孔安上，轻压该板使土样8较平整，然后将活动导向盘附件(3-B)的4个小附件拼插到对应的位置，保证活动导向盘主件(3-A)、活动导向盘附件(3-B)处于同一平面内；3、击实过程中导杆(10)随土样压实而下移，保证导杆(10)上端的导杆帽(4)与活动导向盘(3)上表面平齐，击实至要求的密实度后取出活动导向盘(3)，用导杆升降装置
(12)将导杆(10)顶推至一定的高度，填入下一层土样8 ;4、重复上述步骤，至试样分层装土击实完成。然后用导杆升降装置(12)将导杆
(10)从试样中拔出，通过导杆帽(4)在试样中扩孔，在形成的孔中填充细沙，并捣实。沙芯试样制备完成。
权利要求1.一种适用于低渗透性砾石土的中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器，其特征在于本制样器的制样平台(7)为一向下凹的水平试验台，沿中心轴线在制样平台(7)之上依次设置有制样底盘(9)、试样成模筒(I)、紧箍(2);沿中心轴线在制样平台(7)之下的ー组金属导杆(10)垂直向上穿过制样底盘(9)伸向试样成模筒⑴中。
2.根据权利要求I所述的砾石土中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器，其特征在于所述的导杆(10)穿接在固定导向盘(11)之中，导杆(10)顶端套导杆帽(4)，并与活动导向盘(3)上表面齐平。
3.根据权利要求I所述的砾石土中型三轴沙芯加速排 水预成孔制样器，其特征在于所述的试样成模筒(I)的直径为10. 1cm，高度为20cm，外套ー紧箍(2)，紧箍(2)两侧外伸的卡ロ与螺杆(6)旋紧连接。
4.根据权利要求I所述的砾石土中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器，其特征在于所述的ー组导杆(10)是直径为5. Omm的与试样成模筒(I)轴向平行的直导杆；导杆帽(4)内径为5. 1mm，套接在导杆(10)的顶端。
5.根据权利要求I所述的砾石土中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器，其特征在于所述的ー组导杆(10)总共为5根，在直径为10. Icm的试样成模筒(I)的圆形横截面上成均匀分布。
6.根据权利要求5所述的砾石土中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器，其特征在于所述的均匀分布是在试样成模筒(I)的圆形横截面10. Icm直径大圆的圆心设置I根导杆，与大圆同心的2. 5cm直径小圆的圆周均勻分布4根导杆。
7.根据权利要求I所述的砾石土中型三轴沙芯加速排水预成孔制样器，其特征在于所述的金属导杆(10)是不锈钢导杆，导杆帽顶部车丝与导杆帽(4)丝扣连接。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于砾石土的中型三轴(颗粒最大粒径小于20mm)沙芯加速排水预成孔制样器，属于岩土力学三轴试验试样制备技术领域。该制样器的制样平台为向下凹的水平试验台，沿中心轴线在制样平台之上依次设置有制样底盘、试样成模筒、紧箍；沿中心轴线在制样平台之下均匀设置5根(可根据试验需要决定导杆的根数)直径为5.0mm的金属导杆垂直向上穿过固定导向盘与制样底盘，伸向试样成模筒中；导杆帽内径为5.1mm，套接在导杆的顶端，并与活动导向盘上表面齐平。本实用新型设计合理、结构简洁、操作方便、成孔质量高，完全满足中型三轴沙芯加速排水的试样成孔要求。
文档编号G01N1/28GK202393632SQ20102067342
公开日2012年8月22日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者何晓民, 张婷, 徐晗, 徐言勇, 饶锡保, 黄斌 申请人:何晓民, 张婷, 徐晗, 徐言勇, 饶锡保, 黄斌