土样固结筒及土样固结装置的制作方法

本实用新型涉及土木工程试验领域中的土样固结筒及土样固结装置。

背景技术：

重塑土样的制备是土木工程试验中非常关键的一个环节，土样的制作时间对试验进度有非常大的影响。因此能够快速制备出满足试验要求、符合实际的试样十分重要。在需要采用固结方法制样的土工试验中，尤其是对于渗透系数很小的黏性土，排水速率较慢，要达到试验要求的固结程度需要很长的时间，延长了试验周期。

现有的土样固结装置包括土样固结筒及设置于土样固结筒底部的底座和位于土样固结筒顶部的压盖，底座和压盖上均设置有透水层，透水层包括滤纸和透水石，试验时，将需要固结的土样放入到土样固结筒中，通过施压装置对压盖施压，压盖下行对土样施压，土样中的水分经底座和压盖上的透水层排出，在施压一定时间后，达到固结的目的。

现有的这种土样固结装置存在的问题在于：土样固结筒的轴向高度往往较高，而土样中的水分只能向上、向下经对应的透水层排出，在土样高度较高时，导致远离排水面（位于土样固结筒中部）的土样中的水分的排水路径较长，土样的固结时间长，影响整个试样的固结进度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种土样固结装置，以解决现有技术中位于中部的土样中的水分排水路径长而导致土样固结时间长的问题；本实用新型的目的还在于提供一种该土样固结装置中使用的土样固结筒。

为解决上述技术问题，本实用新型中土样固结装置的技术方案如下：

土样固结装置，包括土样固结筒及设置于土样固结筒底部的底座和位于土样固结筒顶部的压盖，土样固结装置还包括压盖透水结构和底座透水结构，土样固结筒包括上端内腔用于所述压盖压入的筒身，土样固结筒的筒身上设置有筒身透水结构。

所述筒身透水结构包括沿上下方向延伸的筒身透水层，筒身透水层的上端向压盖透水结构导水、筒身透水层的下端向底座透水结构导水。

筒身透水结构包括至少两个沿所述筒身周向间隔布置的所述筒身透水层，各筒身透水层均为沿上下方向延伸的条形结构。

所述筒身透水层包括沿上下方向延伸的条形结构的筒身透水石，土样固结筒的筒身上设置有沿上下方向延伸供对应筒身透水石安装的安装槽，筒身透水石的内壁面为与筒身的内壁面弧度一致的弧形面，筒身透水石的内壁面与筒身的内壁面齐平设置。

所述底座为环形空心结构，底座上设置有用于与土样固结筒底部定位挡止配合的定位台阶，底座透水结构包括设置于底座内腔中的底座下透水石和设置于定位台阶上侧的底座上透水石，底座上透水石的直径不大于土样固结筒的内径，底座上设置有沿底座径向延伸的与所述底座下透水石相通的底座透水孔。

本实用新型中土样固结筒的技术方案为：

土样固结装置的土样固结筒，包括上端内腔用于相应压盖压入的筒身，土样固结筒的筒身上设置有筒身透水结构。

所述筒身透水结构包括沿上下方向延伸的筒身透水层，筒身透水层的上端向压盖透水结构导水、筒身透水层的下端向底座透水结构导水。

筒身透水结构包括至少两个沿所述筒身周向间隔布置的所述筒身透水层，各筒身透水层均为沿上下方向延伸的条形结构。

所述筒身透水层包括沿上下方向延伸的条形结构的筒身透水石，土样固结筒的筒身上设置有沿上下方向延伸供对应筒身透水石安装的安装槽，筒身透水石的内壁面为与筒身的内壁面弧度一致的弧形面，筒身透水石的内壁面与筒身的内壁面齐平设置。

所述底座为环形空心结构，底座上设置有用于与土样固结筒底部定位挡止配合的定位台阶，底座透水结构包括设置于底座内腔中的底座下透水石和设置于定位台阶上侧的底座上透水石，底座上透水石的直径不大于土样固结筒的内径，底座上设置有沿底座径向延伸的与所述底座下透水石相通的底座透水孔。

本实用新型的有益效果为：使用时，在筒身中装入土样，通过压盖对筒身中的土样施加压力，土样中水分经上下走向通过底座透水结构、压盖透水结构排出的同时，也可以水平走向经相应筒身透水结构排出，筒身透水结构的使用，缩短了处于中部的土样中的水的排出路径，即使筒身高度较高，也可以达到土样中水尽快排出的效果，提高土样的固结效率。

附图说明

图1是本实用新型中土样固结装置的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图。

具体实施方式

土样固结装置的实施例如图1~2所示：包括土样固结筒5及设置于土样固结筒底部的底座6和位于土样固结筒顶部的压盖2，土样固结装置还包括加压设备和用于变形量检测的位移传感器，加压设备包括传压杠杆、连接于传压杠杆动力端的液压缸和连接于传压杠杆阻力端的传力杆1，传力杆与压盖相连，其中液压缸与传压杠杆铰接相连，传力杆与传压杠杆铰接相连。压盖上设置有压盖透水结构，压盖透水结构包括圆盘形的压盖透水石4及位于压盖透水石下侧的滤纸，压盖透水结构还包括贯穿压盖的压盖透水孔3。压盖2、压盖透水石4用于压入筒身上端，并与筒身导向移动配合。底座为环形空心结构，底座上设置有用于与土样固结筒底部定位挡止配合的定位台阶10，使用时，定位台阶10与土样固结筒5之间填有密封材料，如凡士林。底座上连有底座透水结构，底座透水结构包括位于底座内腔中的底座下透水石9和位于定位台阶上侧的底座上透水石4，底座下透水石9有三个，各底座下透水石9均为圆盘结构，底座上透水石也为圆盘结构，底座上透水石的直径不大于土样固结筒的内径，底座上透水石可以没入到土样固结筒中，底座上透水石的下端被底座支撑，底座上设置有沿底座径向延伸的与底座下透水石相通的底座透水孔。

土样固结筒的筒身上设置有筒身透水结构，土样固结筒的筒身内壁沿周向分布有多个沿上下方向延伸的安装槽，筒身透水结构包括设置于对应安装槽中的筒身透水层7，本实施例中筒身透水层7为轴线沿上下方向延伸的长条形瓦片结构的筒身透水石，筒身透水石的内壁面为与筒身的内壁面弧度一致的弧形面，筒身透水石的内壁面与筒身的内壁面齐平设置。

在制作时，安装槽可以由数控切割而成，安装槽切割形成后，将各条形的筒身透水石分别安装于对应的安装槽中，在底座上透水石的上侧设置滤纸，然后将土样固结筒的筒身置于底座上，底座的定位台阶与筒身底部定位配合。将需要固结的土样灌入到筒身中，在其上侧放置滤纸和压盖透水石，将压盖放置于压盖透水石的上侧，在传力杆处安装位移传感器，通过加压设备对压盖加压，在压力作用下，上侧土样的大部分水会经压盖透水石、压盖透水孔排出，下侧土样中的大部分水会经底座上透水石、底座下透水石和底座透水孔排出，而中部土样及距离筒身较近处土样中的水会在压力作用下流入到筒身透水石中，并沿筒身透水石在上下方向上流动，往上流的水经压盖透水石、压盖透水孔排出，往下流的水经底座上透水石、底座下透水石和底座透水孔排出，这样土样中各处的水的排水路径较为相近，而且均较短，可以使土样中的水分尽快排出，大大缩短土样固结时间，提高土样制作效率，压盖透水石下侧的滤纸，底座上透水石上侧的滤纸可以起到过滤的作用，避免土样阻塞压盖透水石、底座上透水石，同时还能够避免土样阻塞压盖透水石与筒身透水石之间的间隙，避免土样阻塞底座上透水石与筒身透水石之间的间隙，保证筒身透水石可以将水顺利的导向压盖透水石和底座上透水石。筒身透水石的内壁面为与筒身的内壁面弧度一致的弧形面，保证了筒身透水石与土样有足够大的接触面积，另外，也有利于土样固结后与筒身及筒身透水石的脱模过程。本实用新型中，筒身透水层的上端向压盖透水结构导水、筒身透水层的下端向底座透水结构导水，这样就可以利用装置原有的排水口进行排水，因为在现有技术中，依靠压盖透水结构和底座透水结构导水，改进后装置整体的出水位置不变，出水口位置单一，避免水到处流，减少对其它设备的影响。在本实用新型的其它实施例中：也可以在安装槽的槽底设置筒身透水孔，来将筒身透水层的水导出；筒身透水层也可以是与筒身高度一致的筒形结构；底座也可以是实心结构，此时的底座透水孔包括与底座上透水石相连的轴向部分和用于将水导出底座的径向部分；加压设备的液压缸还可以被气压缸或带动推杆代替。传力杠杆可以改变力的传递方向，方便设置液压缸，降低加压设备整体高度，同时实现力的放大，在本实用新型的其它实施例中，加压设备也可以不包含传力杠杆，使用液压缸或气压缸直接对压盖作用加压；底座透水结构、压盖透水结构、筒身透水结构中的透水石还可以被其它透水结构代替，比如说透水混凝土、透水碳纤维等。

一种土样固结筒的实施例如图1~2所示：土样固结筒的具体结构与上述各土样固结装置中所述的土样固结筒相同，在此不再详述。