一种利用固结法制备三轴试样的装置的制作方法

本实用新型属于岩土工程领域，具体涉及一种利用固结法制备三轴试样的装置。

背景技术：

三轴试验是岩土工程中一种重要的试验方法，该试验可以测定土体在不同的应力条件下的物理力学性能，所测出的数据广泛应用于计算地基承载力、边坡稳定等工程设计。进行三轴试验所制备的土样则代表了相应工程地点的土体所受到的应力条件，因此如何制备土样、制备出的土样的质量情况在很大程度上影响着三轴试验结果的准确性。

目前传统的三轴试样制备方式常用规范制定的标准三轴击实器，在环刀内按照设好的边界条件对土样进行击实，然后便可以得到标准三轴重塑土样。

然而实际工程往往需要对天然地基进行排水固结处理，即建造前在工程现场进行加载预压，使地基土中的孔隙水被挤压排出，逐渐固结，地基发生沉降，使得地基强度逐步提高。若想通过三轴试验测定经排水固结处理过的地基土的力学特性，通过传统的击实法制备出的土样难以模拟出实际工程中土体的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能真正模拟处实际工程中土体力学特性的三轴试样制备装置。

本实用新型提供的这种利用固结法制备三轴试样的装置，包括共轴向中心线布置的底座、圆筒、顶盖和加载装置；底座的轴向中心有台阶盲孔，台阶盲孔的顶部段孔径大于底部段孔径，台阶盲孔连接有伸出底座的排气接管和排水接管；圆筒的下端插入台阶盲孔的顶部段中，顶盖盖于圆筒的上端，顶盖和底座之间在对应圆筒的外围通过连接件锁紧；加载构件包括t型加载板和承载盘，t型加载板的板体位于圆筒内、杆体穿过顶盖后连接承载盘；加载重物置于承载盘中通过加载构件的板体对圆筒内的土样加载使土样中的孔隙水排出后固结。

上述技术方案的一种实施方式中，所述圆筒的内腔下端有承托环，圆筒的上端面和下端面分别粘结有软质密封圈。

上述技术方案的一种实施方式中，所述顶盖包括圆形板和其下侧中心位置处的连接环，连接环的内径与所述圆筒的外径匹配，顶盖与圆筒装配时，连接环套于圆筒的顶部外。

上述技术方案的一种实施方式中，所述t型加载板的板体为外径与所述圆筒内径匹配的圆形板、杆体的上端有螺纹连接头。

上述技术方案的一种实施方式中，所述连接件为螺杆及其配套的螺母，所述底座顶部对应所述圆筒的外围均布多个螺纹孔，所述顶盖上设置对应的多个圆孔，各螺杆的下端穿过顶盖上的圆孔后分别拧入底座上的相应螺纹孔中，螺杆上端的螺母锁紧于顶盖上表面。

上述技术方案的一种实施方式中，所述顶盖的中心位置处有t型加载板杆体的安装孔，且安装孔处套有断面形状为u型的软质密封圈，t型加载板的杆体穿过安装孔时，该软质密封圈处于挤压状态。

上述技术方案的一种实施方式中，所述承载盘包括圆槽形盘体及其下表面中心位置的连接头，连接头与所述t型加载板的杆体螺纹连接。

上述技术方案的一种实施方式中，所述连接头为实心圆柱头，其轴向中心有连接用螺纹孔；或者连接头为空心圆管，其中心孔的底部焊接有连接用螺母。

上述技术方案的一种实施方式中，所述顶盖上连接有抽气阀。

本装置的底座、圆筒、顶盖及加载装置共轴线可拆卸装配，且位于圆筒两端的底座和顶盖之间通过连接件锁紧，使加载装置能稳定的对圆筒内的土样垂直施压，使土样均匀排出孔隙水，从而使制备的试样具有统一的力学性能。另外，连接件的设置配合圆筒两端软质密封圈的设置还能提高圆筒的性能密性。顶盖上连接有抽气阀，通过抽气阀来调节圆筒内试样上方空腔的气压，从而可调节试样的排水固结速度，提高制样速度。总之，本装置能使制备的三轴试样更好的满足对进行过排水固结处理过的地基土的重塑土样要求。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为图1的剖视示意图(去掉了顶盖及承载盘，圆筒内已装好地基土)。

具体实施方式

如图1、图2示，本实施例公开的这种利用固结法制备三轴试样的装置，包括底座1、圆筒2、顶盖3、加载构件4、螺杆5、抽气阀6。

底座1为圆柱座，其轴向中心有台阶盲孔11，台阶盲孔的顶部段孔径大于底部段孔径，台阶盲孔连接有伸出底座的排气接管12和排水接管13。排气接管和排水接管的末端需分别连接开关阀。

圆筒2的内腔底部有承托环21，圆筒的上端面和下端面分别粘结有软质密封圈。

圆筒2的下端插入底座1上台阶盲孔11的顶部段中。

顶盖3包括圆形板和其下侧中心位置处的连接环，连接环的内径与圆筒2的外径匹配。

顶盖3于圆筒2装配时，其连接环套于圆筒1的顶部外。

顶盖3和底座1之间在对应圆筒2的外围通过均布的四根螺杆5连接后通过螺母锁紧：底座1顶部对应圆筒2的外围均布四个螺纹孔，顶盖3上设置对应的四个圆孔，各螺杆5的下端穿过顶盖3上的圆孔后分别拧入底座1上的相应螺纹孔中，螺杆上端的螺母锁紧于顶盖的上表面。

加载构件4包括t型加载板41和承载盘42，t型加载板的板体为外径与圆筒内径匹配的圆形板、杆体的上端有螺纹连接头。承载盘42包括圆槽形盘体及其下表面中心位置的连接头。连接头为实心圆柱头，其轴向中心有连接用螺纹孔；或者连接头为空心圆管，其中心孔的底部焊接有连接用螺母。

顶盖1的中心位置处有用于安装t型加载板杆体的圆孔，圆孔处套装有断面形状为u型的软质密封圈，杆体穿过圆孔。

t型加载板41的板体位于圆筒2内、杆体穿过顶盖3中心位置处的圆孔后与承载盘42的连接头螺纹连接，杆体穿过圆孔后软质密封圈处于挤压状态。

顶盖3上还连接有抽气阀6，可通过抽气阀来调节圆筒1内腔中的气压。

底座、圆筒、顶盖及加载构件装配好后共轴向中心线，然后通过螺杆将顶盖和底座连接并锁紧，使整个装置形成一个整体件，保证加载时装置的稳定性，避免加载制样时出现装置倾斜或者晃动的情形，从而保证加载构件对土样的垂直稳定加载。

利用本装置制样的具体过程如下：

(1)将底座放置在平坦的地面上；

(2)在圆筒的两端分别粘结软质密封圈；

(3)将圆筒的下端插入底座上轴向中心盲孔的顶部段中；

(4)在圆筒底部依次放置透水石7和滤纸；

(5)往圆筒内填入准备好的粘土土样；

(6)将土样表面整平，并在土样上依次放置滤纸和透水石，然后将t型加载板的板体置于土样上；

(7)将顶盖安装在圆筒上，t型加载板柄的杆体上端从顶盖中心的圆孔中伸出；

(8)将承载盘与t型加载板的杆体连接好；

(9)螺杆将底座和顶盖连接并锁定；

(10)打开排水接管和排气接管末端的开关阀，将准备好的加载重物放置于承载盘的中心位置处，开始给圆筒内板体对土样施压；

(11)打开顶盖上的抽气阀，通过气泵抽出圆筒上部腔室内的气体，使腔室内部处于负压状态，从而使样土中的水加速析出。

待土样压实完成之后，即不再有水分排出时，将装置拆开，取出土样，分别取固结土样顶部、中部、底部三分试样进行干密度测量。