气压式重塑土的制样装置及制样方法与流程

本发明涉及土工试验领域，更具体地，涉及一种气压式重塑土的制样装置及制样方法。

背景技术：

在土工试验中，重塑土由于具有密度均匀，力学性质稳定的特征而被广泛地使用着，但是现有的重塑土制样方法还比较粗糙单一，不能满足多样的试验需求。

目前制备重塑土普遍采用的是击实制样或静压制样的方法。击实制样法是用一定质量的落锤由确定高度分层击实土样至所需尺寸，静压方法制样是根据所需干密度及含水率将一定质量的土倒入制样模具中，再用千斤顶压至相应体积。这两种方法都具有操作简单、制样周期较短的特点。但这两种制样方法均不能控制制样时的固结压力、不能制备饱和的重塑土样，且所制土样往往上下密度、含水率不一致，即试样的均匀性不能保证。

因此，有必要开发一种能够使固结的重塑土更均匀的气压式重塑土的制样装置及制样方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种气压式重塑土的制样装置及制样方法，其能够通过提供不同的气源压力，能够制备出均匀的饱和重塑土。

根据本发明的一方面，提出了一种气压式重塑土的制样装置，所述制样装置包括制样模块，其中：

所述制样模块包括依次放置的底板、制样筒和顶板，所述底板和所述顶板通过多根竖杆固定支撑，所述竖杆的上部和下部设有螺纹，通过与螺母配合固定所述底板、所述制样筒和所述顶板的相对位置；

气囊，所述气囊设置于所述顶板下方，与所述顶板连接；

透水板，所述透水板上设有导向杆，所述透水板设置在所述气囊下方，所述导向杆穿过所述气囊，依次与所述气囊和所述顶板连接。

优选地，所述制样筒上对称设置一对凹槽支架。

优选地，所述制样模块还包括：

测定支架，所述测定支架固定在所述一对凹槽支架上；

位移测定单元，所述位移测定单元设置在所述测定支架上。

优选地，所述顶板上设有第一通孔和第二通孔。

优选地，所述气囊的进气口穿过所述第二通孔，与气源连接，所述气源压力通过调压阀调节。

优选地，所述导向杆从所述第一通孔穿出，与所述气囊和所述顶板连接。

优选地，所述制样筒是击实筒或击实筒与多个套筒的叠加。

优选地，所述制样装置还包括：

水槽，所述制样模块放置于所述水槽中。

根据本发明的另一方面，提出了一种气压式重塑土的制样方法，所述制样方法包括：

在底板上放置第一土工布；

将重塑土倒入制样筒内，将所述重塑土上方刮平后，在其上放置第二土工布；

在所述第二土工布上方依次放置带有导向杆的透水板、气囊及顶板，所述导向杆和所述气囊的进气口穿过所述顶板的第一通孔和第二通孔；

通过螺母和多根竖杆将所述顶板和所述底板固定；

安装好测定支架和位移测定单元后，将所述制样装置放置于水槽中；

将所述气囊的进气口连接至气源，通过调压阀调节所述气源的压力；

通过施加不同的所述气源的压力使重塑土固结，位移测定单元可控制加载时间，待固结稳定后，通过推样器将固结的重塑土推出。

优选地，所述重塑土的制备是将土样风干过筛后，加蒸馏水至其含水率高于液限，并搅拌均匀。

本发明的一种气压式重塑土的制样装置及制样方法，其优点在于：本发明的装置性价比较高，可在现有设备(土工击实筒)的基础上改装完成，并通过输入不同的气源压力，制备的饱和重塑土更加均匀；本发明的制样方法简单，可根据实际需要制备出不同固结压力下的饱和重塑土。

本发明的装置和方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种气压式重塑土的制样装置的示意图。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种带有导向杆的透水板的示意图。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种气压式重塑土的制样装置的立体示意图。

图4示出了根据本发明的一种套筒的示意图。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种气压式重塑土的制样方法的步骤的流程图。

附图标记说明：

1、制样筒；2、顶板；3、底板；4、竖杆；5、气囊；6、第一土工布；7、第二土工布；8、透水板；9、导向杆；10、位移测定单元；11、测定支架；12、进气口；13、水槽；14、凹槽支架。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提出了一种压式重塑土的制样装置，该制样装置包括制样模块，其中：

制样模块包括依次放置的底板、制样筒和顶板，底板和顶板通过多根竖杆固定支撑，竖杆的上部和下部设有螺纹，通过与螺母配合固定底板、制样筒和顶板的相对位置；

气囊，气囊设置于顶板下方，与顶板连接；

透水板，透水板上设有导向杆，透水板设置在气囊下方，导向杆穿过气囊，依次与气囊和顶板连接。

其中，顶板上设有第一通孔和第二通孔。

作为优选方案，气囊的进气口穿过第二通孔，与气源连接，气源压力通过调压阀调节。

其中，气源由外部空压机提供。

作为优选方案，导向杆从第一通孔穿出，与气囊和顶板连接。

通过输入不同的气源压力固结泥浆，制备的饱和重塑土更加均匀。

其中，通过多个竖杆上方和下方的螺纹与螺母配合固定顶板、制样筒和底板，使其成为一个固定框架，在使用过程中在底板上放置第一土工布，第一土工布上方放置制样筒，制样筒内填充泥浆土样，在土样上放置第二土工布，在第二土工布上依次放置透水板、气囊和顶板，并通过多根竖杆上方的螺纹和螺母固定。

作为优选方案，制样筒上对称设置一对凹槽支架。

其中，制样模块还包括：

测定支架，测定支架固定在一对凹槽支架上；

位移测定单元，位移测定单元设置在测定支架上。

作为优选方案，位移测定单元是百分表或位移传感器。

位移测量点在导向杆上，通过测量导向杆的位移能够得到重塑土的固结变形量。

作为优选方案，制样筒是击实筒或击实筒与多个套筒的叠加。

制样筒是击实筒时，击实筒的直径为145-155mm，高度为160-180mm，重塑土的高度高于单个击实筒时，也可以根据重塑土的高度在击实筒上叠加放置多个套筒，使重塑土的土样高度能够满足三轴试样的高度要求，其中套筒如图4所示。

作为优选方案，制样装置还包括：

水槽，制样模块放置于水槽中。

将整个制样模块浸泡于水槽中，水槽内蒸馏水的高度要高于顶板，保证重塑土的土样一直处于饱和状态。

本发明的装置性价比较高，可在现有设备的基础上改装完成。

本发明还提出了一种气压式重塑土的制样方法，该制样方法包括：

在底板上放置第一土工布；

将重塑土倒入制样筒内，将重塑土上方刮平后，在其上放置第二土工布；

在第二土工布上方依次放置带有导向杆的透水板、气囊及顶板，所述导向杆和所述气囊的进气口穿过顶板的第一通孔和第二通孔；

通过螺母和多根竖杆将顶板和底板固定；

安装好测定支架和位移测定单元后，将制样装置放置于水槽中；

将气囊的进气口连接至气源，通过调压阀调节气源的压力；

通过施加不同的气源的压力使重塑土固结，位移测定单元可控制加载时间，待固结稳定后，通过推样器将固结的重塑土推出。

其中，气源由外部空压机提供。

作为优选方案，重塑土的制备是将土样风干过筛后，加蒸馏水至其含水率高于液限，并搅拌均匀。

其中，含水率是所配重塑土的含水率，液限是指土体从可塑状态转变为流动状态的界限含水率。

其中，第一土工布和第二土工布可以是针刺无纺土工布、针刺无纺布与pe膜复合土工布或无纺与有纺复合土工布。

本发明的制样方法简单，可根据实际需要制备出不同固结压力下的饱和重塑土。

实施例

本实施例中以制作固结压力为200kpa的饱和重塑土的土样为例。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种气压式重塑土的制样装置的示意图。图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种带有导向杆的透水板的示意图。图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种气压式重塑土的制样装置的立体示意图。

如图1-图3所示，本实施例的一种气压式重塑土的制样装置，包括制样模块，其中：

制样模块包括依次放置的底板3、制样筒1和顶板2，底板3和顶板2通过多根竖杆4固定支撑，竖杆4的上部和下部设有螺纹，通过与螺母配合固定底板3、制样筒1和顶板2的相对位置；

气囊5，气囊5设置于顶板2下方，与顶板2连接；

透水板8，透水板8上设有导向杆9，透水板8设置在气囊5下方，导向杆9穿过气囊5，依次与气囊5和顶板2连接。

其中，顶板2上设有第一通孔和第二通孔。

气囊5的进气口12穿过第二通孔，与气源连接，气源压力通过调压阀调节。

导向杆9从第一通孔穿出，与气囊5和顶板2连接。

通过多个竖杆4上方和下方的螺纹与螺母配合固定顶板2、制样筒1和底板3，使其成为一个固定框架，在使用过程中在底板3上放置第一土工布6，第一土工布6上方放置制样筒1，制样筒1内填充泥浆土样，在土样上放置第二土工布7，在第二土工布7上依次放置透水板8、气囊5和顶板2，并通过多根竖杆4上方的螺纹和螺母固定。

本实施例中选用四根竖杆4对顶板2、制样筒1和底板3进行固定。

其中，第一土工布6和第二土工布7选用无纺与有纺复合土工布。

进一步地，制样筒1上对称设置一对凹槽支架14。

测定支架，测定支架固定在一对凹槽支架上；

位移测定单元10，位移测定单元10设置在测定支架11上。

本实施例中，位移测定单元10为位移传感器。

本实施例中仅采用一个击实筒作为制样筒1，击实筒的直径为152mm，高度为170mm。

进一步地，制样装置还包括：

水槽13，制样模块放置于水槽13中。

将整个制样装置浸泡于水槽13中，水槽13内蒸馏水的高度要高于顶板2，保证重塑土的土样一直处于饱和状态。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种气压式重塑土的制样方法的步骤的流程图。

如图5所示，本实施例的一种气压式重塑土的制样方法，该制样方法包括：

在底板3上放置第一土工布6；

将重塑土倒入制样筒1内，将重塑土上方刮平后，在其上放置第二土工布7；

在第二土工布7上方依次放置带有导向杆9的透水板8、气囊5及顶板2，导向杆9和气囊5的进气口12穿过顶板2的第一通孔和第二通孔；

通过螺母和多根竖杆4将顶板2和底板3固定；

安装好测定支架11和位移测定单元10后，将制样装置放置于水槽13中；

将气囊5的进气口12连接至气源，气源由外部空压机提供，通过调压阀调节气源的压力；

通过施加不同的气源的压力使重塑土固结，位移测定单元可控制加载时间，待固结稳定后，通过推样器将固结的重塑土推出。

其中，重塑土的制备是将土样风干过筛后，加蒸馏水至其含水率高于液限，并搅拌均匀。

具体地，在底板3上先放置第一土工布6，制样筒1放置在第一土工布6上，重塑土的土样风干过筛后加蒸馏水至含水率高于液限，充分搅拌均匀后倒入制样筒内，将重塑土的泥浆上部刮平后放置第二土工布7，将带有导向杆9的透水板8放置于第二土工布7上，再将气囊5放置于透水板8上，气囊5上放置上顶板2，使导向杆9和气囊5的进气口12分别穿过顶板2上的第一通孔和第二通孔，将四根带螺纹的竖杆4穿过顶板2和底板3，并通过螺母拧紧固定，将位移测定单元10安装在制样筒1外壁的测定支架11上，测定支架11固定在凹槽支架14上，将整个制样装置浸泡于水槽13中，气囊5的进气口12连接气源，通过调节调压阀控制气源压力，施加固结压力至200kpa，使重塑土的泥浆固结稳定后用推样器将重塑土的土样推出。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。