一种减少土颗粒筛分时发生二次破碎的方法与流程

本发明专利涉及一种减少土颗粒筛分时发生二次破碎的方法，属土力学性能测试技术领域。

背景技术：

在很多土工试验中，如采用霍普金斯压杆进行土体冲击试验、常规单轴、三轴土体强度试验等，当采用试验的方法将土体破碎后，需要对破碎后的土颗粒进行筛分试验，以获得破碎后的土颗粒性质，从而进行后续数据的处理计算，如土颗粒分形维数、破碎形态等。

在进行常规土颗粒筛分试验时，通常采取以下步骤：

(1)将不同粒径的筛网进行层层叠加；

(2)将待筛分的土颗粒放置在最上层筛网上；

(3)使用手动或电动的方式，使筛网上下左右晃动，从而使土颗粒按照各自粒径的大小落在对应粒径的筛网上；

(4)待到达所需筛分时间后，取出各粒径筛网上方的土颗粒，进行后续数据的处理。

但由于待筛分的土颗粒在之前的试验中已受到一次破碎，其内部含有很多微裂纹和孔隙，因此土颗粒之间的黏聚力很低，无论是采用手动还是电动的方法，都很容易在筛分的过程中导致待筛分的土颗粒与筛网碰撞，产生二次破碎，从而影响试验结果。

想要减少筛分过程中土颗粒产生的二次破碎，就需要在土颗粒筛分之前提高土颗粒之间的黏聚力(或粘结强度)，从而可以提高土颗粒的强度，以减少筛分时由于与筛网碰撞产生的二次破碎。首先，在对土颗粒之间的粘结强度构成进行分析的基础上，提出可以从以下两个方面提高土颗粒的黏聚力(或粘结强度)：

(1)土颗粒之间的黏聚力包括颗粒间的分子键结力(第二价键力或范德华力)，也叫原始黏聚力，其值取决于矿物颗粒之间的直接接触面积、颗粒间的距离、颗粒的可压密性和物理化学性质，通常情况下，颗粒间的分子键结力随外界压力的增大而增大，但过大的外压则会导致矿物颗粒间的稳定性降低，矿物颗粒接触点遭到破坏。

(2)一般情况下，土颗粒之间含有水，但当水发生相变转换为冰时，会导致土颗粒间的黏聚力改变，由于冰的胶结作用，就会大大增加土颗粒之间的黏聚力。

技术实现要素：

本发明专利提供了一种减少土颗粒筛分时发生二次破碎的方法。采用这种方法能够有效地减少土颗粒在筛分时产生的二次破碎，从而提高试验数据精度。具有操作简单、方便高效等特点。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种减少土颗粒筛分时发生二次破碎的方法，包括以下步骤：

第一步，将待筛分的土颗粒进行增压处理；

第二步，将已进行增压处理的土颗粒进行低温处理；

第三步，将上述低温处理后的土颗粒进行筛分，筛分时也在低温环境中进行，筛分时的温度与第二步中低温处理的温度相同。

优选的，上述第二步操作中，将已进行增压处理的土颗粒进行低温处理之前，将相邻的土颗粒分开，以防止低温处理时相邻的土颗粒相互黏结。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

通过第一步，对待筛分的土颗粒进行增压处理。可提高土颗粒之间的黏聚力，从而提高土颗粒强度；

通过第二步，对已进行增压处理的土颗粒进行低温处理。可使土颗粒内部水分结成冰，从而提高土颗粒之间的黏聚力，进而提高土颗粒强度；

通过第三步，将上述低温处理后的土颗粒进行筛分，筛分时也在低温环境中进行，筛分时的温度与第二步中低温处理的温度相同。在此步骤中，由于筛分时的温度与第二步中低温处理的温度相同，可保证土体内部的冰不会发生融化，通过第一步和第二步的处理，待筛分的土颗粒较处理之前，其内部黏聚力提高，土颗粒强度提高，因此，在进行筛分时能够减少由于与筛分装置发生碰撞导致土颗粒二次破碎的缺点，从而提高试验数据精度。

附图说明

图1是本发明第一步增压处理示意图。

图2是本发明第二步低温处理示意图。

图3是本发明第三步土颗粒筛分示意图。

图4是本发明技术流程图。

图中标号说明：1-土颗粒，2-开口容器，3-玻璃罩，4-压力表，5-导气管，6-气压加载装置，7-低温箱，8-温度传感器，9-温度控制系统，10-各粒径筛网，11-振动台，12-振动控制系统，71-低温箱门。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明专利做进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种减少土颗粒筛分时发生二次破碎的方法，

实施例：

图1是本发明第一步操作示意图，主要包括：待筛分的土颗粒1、开口容器2、玻璃罩3、压力表4、导气管5、气压加载装置6。其中，土颗粒1可放置在开口容器2内部，玻璃罩3通过导气管5与气压加载装置6相连接，导气管5上安装有压力表4。

第一步，土颗粒1增压处理具体操作步骤如下：

(1)将待筛分的土颗粒1放入开口容器2内部，将开口容器2放入玻璃罩3内；

(2)打开气压加载装置6，使玻璃罩3内的气压增大，该压力值可使土颗粒1之间的黏聚力提高，但过大的压力值则会导致土颗粒1破碎，因此，根据土颗粒1的种类(如砂土、黏土)、含水率、干密度等指标调整压力大小，压力值的大小可由压力表4读出。

图2是本发明第二步操作示意图，主要包括：待筛分的土颗粒1、开口容器2、低温箱7、温度传感器8，温度控制系统9。其中，土颗粒1可放置在开口容器2内部，低温箱7内部设有温度传感器8，温度传感器8外接温度控制系统9，低温箱7上设有低温箱门71。

第二步，土颗粒1低温处理具体操作步骤如下：

(1)打开低温箱门71，将第一步中已进行增加处理的土颗粒1连同开口容器2一起放入低温箱7内部，使用手动的方法轻轻将相邻的土颗粒1拨开，以防止在后续冷冻时相邻的土颗粒粘结在一起；

(2)关闭低温箱门71，打开温度控制系统9，对土颗粒1进行低温处理，冷冻时的温度和时间根据土颗粒1的种类(如砂土、黏土)、含水率、干密度等指标进行调整；

(3)待到达所需冷冻时间后，将土颗粒1取出，准备进行第三步筛分试验。

图3是本发明第三步操作示意图，主要包括：待筛分的土颗粒1、低温箱7、温度传感器8，温度控制系统9、各粒径筛网10、振动台11、振动控制系统12。其中，各粒径筛网10可层层叠加，低温箱7内部设有温度传感器8，温度传感器8外接温度控制系统9，低温箱7上设有低温箱门71，振动台11外接振动控制系统12。

第三步，土颗粒1筛分具体操作步骤如下：

(1)打开低温箱门71，将振动台11放入低温箱7内，再将已进行层层叠加好的各粒径筛网10放在振动台11上，打开温度控制系统9，使低温箱7内的温度与第二步中低温处理温度相同；

(2)将第二步中已进行低温处理的土颗粒1放到最上层筛网上，关闭低温箱门71；

(3)再次调节低温箱7内的温度，使低温箱7内的温度与第二步中低温处理温度相同，打开振动控制系统12，使振动台11带动各粒径筛网10一起振动，待到达所需振动时间后，关闭振动控制系统12，取出各粒径筛网10上方的土颗粒1，进行后续数据处理。