一种用于土工布排水试验的土柱试件制备装置的制作方法

本发明涉及土木工程，特别是涉及一种用于土工布排水试验的土柱试件制备装置。

背景技术：

1、公路路基是路面的基础，其稳定性直接关系到公路功能的有效发挥和使用寿命，这就要求路基经常保持干燥状态以使其具有足够的强度和稳定性。但受到所处地形的影响，在水文地质条件恶劣的地区修建公路时，极易因排水不畅引发路基沉降、强度下降、边坡水毁等自然灾害，造成巨大的经济损失。

2、排水土工布是一种具有渗透性和柔性的土工合成材料，主要是由高密度聚乙烯或聚酯等热塑性聚合物经编织而成，其强度高，整体性和连续性好，耐腐蚀性强，将其应用到路基中可有效控制由毛细作用导致的路基湿化，起到良好的排水作用，提高路基的支撑能力。

3、目前在实验室内开展排水土工布对非饱和土体的水分调控效果的研究大都采用土柱试验。其制件方式都是采用人工手动控制轻型击实器，分批次将提前配置定量含水率的土体压实到圆柱形模具中，待试件成型后再使用保鲜膜及胶带对模具中部预留的土工布外露孔进行密封，而后将密封完毕的试件放入恒温恒湿养护箱中进行养护。

4、现有通过人工手动分批击实土体的制件方式虽然能实现土柱试件的成型，但其操作繁琐复杂，制件效率低下，试件成型后土工布外露孔的密封质量难以保证，水分易通过残存空隙而非土工布排出土柱，影响试验精准度；且将试件放入恒温恒湿箱中进行养护时由于缺乏自然光照，土柱内外土工布含水率梯度较小，导致土工布排水效率低下，影响试验效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，以解决上述现有技术存在的问题，减少试件制作过程中所耗费的人力，提高制件效率，提升实验精准度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，包括：工作台；土柱试件，其通过土柱试件固定装置安装于所述工作台上，所述土柱试件内为空心结构，且其顶部开口，用于填充土体；所述土柱试件侧壁留有横向的土工布外露缝，用于在制件过程中向土体内部存放土工布；轻型击实器，其通过驱动装置设置于所述工作台上，轻型击实器底部位于土柱试件上方位置处，且所述驱动装置能够带动所述轻型击实器上下移动，进而对所述土柱试件内的土体进行击实；密封机构，用于压实土工布，并对土工布外露缝的空隙进行密封；本发明的制件过程可循环持续进行，工作效率高，提升了制件效率，缩短了试验周期。

4、可选的，还包括光照机构，其设置于靠近土工布外露缝位置处，用于模拟自然光照。本发明只需分批放入土体就能自动完成试件制备，且能模拟自然光照对土工布进行干燥，能够在大幅缩短制件时间的同时提升试验的精准性。

5、可选的，所述驱动装置包括固定设置于所述工作台上的多个液压升降柱，所述液压升降柱顶部设有轻型击实器固定板，所述轻型击实器安装于所述轻型击实器固定板上；所述液压升降柱电连接有液压系统操作面板，通过操控液压系统实现自动击实土体，试件成型后无需再对土柱试件进行密封，操作轻易方便，工人无须经过技术培训即可进行操作。

6、可选的，所述轻型击实器固定板上开设有轻型击实器套孔；所述轻型击实器穿设于所述轻型击实器套孔上，且所述轻型击实器在所述轻型击实器套孔内的高度能够调节；所述轻型击实器下底面的直径尺寸与所述土柱试件的内径尺寸相同。

7、可选的，所述轻型击实器外壁上设有螺纹，所述轻型击实器螺纹套设有固定螺母，所述固定螺母的外径尺寸大于所述轻型击实器套孔的内径尺寸，且所述固定螺母底部与所述轻型击实器固定板顶部抵接；所述轻型击实器外壁上开设有土体压实高度控制第一刻度和土体压实高度控制第二刻度。

8、可选的，所述工作台上固定设有底板，所述驱动装置和土柱试件均设置于所述底板上。

9、可选的，所述土柱试件固定装置为空心的圆柱形结构，所述土柱试件固定装置包括上部和下部，所述上部内径与土柱试件内径一致，所述下部内径与土柱试件外径一致，且所述下部沿直径剖去一半形成一圆弧空腔，用于存放土柱试件。

10、可选的，所述土柱试件固定装置的上部外壁上设有能够上下移动的可推拉卡扣，所述土柱试件上方外壁处固定设有卡扣固定装置，所述卡扣固定装置顶部开设有圆柱形预留孔，所述可推拉卡扣能够嵌入所述圆柱形预留孔中。

11、可选的，所述密封机构包括设置于所述土柱试件外壁上的土工布密封壳，所述土工布外露缝位于所述土工布密封壳内，所述土工布密封壳外侧铰接有可抬放土工布密封板；所述土工布密封壳内设有土工布压实板，采用压实板对土工布外漏缝的残存空隙进行密封，避免了人工密封带来的误差，提升了试验的精准度，节省人力物力，所述土工布压实板靠近所述土柱试件一侧开设有弧形凹槽，所述土工布压实板的弧形凹槽处开设有压实板升降凹槽，所述压实板升降凹槽活动套设于土工布压实板升降轨道上，所述土工布压实板升降轨道固定设有所述土工布密封壳内；所述土工布密封壳的上部板上穿设有升降螺栓，所述升降螺栓底部设有下降控制螺帽和上升控制螺帽，所述土工布压实板端部开设有贯通的哑铃型螺栓预留孔，所述升降螺栓底部穿设于所述哑铃型螺栓预留孔内，且所述下降控制螺帽和上升控制螺帽分别卡接于所述哑铃型螺栓预留孔上部和下部。

12、可选的，所述光照机构包括荧光灯管，采用荧光灯管模拟自然光照，更加接近工程应用环境，并且能够加大土体内外土工布段的含水率差异，使试验现象更加明显，所述荧光灯管位于所述土工布密封壳的上部板下表面，所述荧光灯管两端留有用于连接外部电源的灯管接线口，所述荧光灯管外套设有灯罩，所述灯罩采用透明材质制成。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、相对于人工手动分批次击实土体的制件方式，本发明装置操作简单便捷，操作人员只需要将称量完毕的土体依次放入土柱试件，操控液压系统即可完成土体的压实，极大的降低了试验人员的劳动强度。本发明装置在试件成型后无需人工手动密封，且通过压实板进一步增强了土工布外露缝处的密封性，提升了制件效率试验的精准度。本发明装置在土工布密封壳内安装了荧光灯管模拟自然光照，更加接近土工布的实际应用环境，相较于以往直接将土柱试件放入恒温恒湿箱中，提升了试验的准确性。采用本发明装置进行制件，可以在一定程度上缩短试验周期，减少试验过程中所耗费的人力物力。

技术特征：

1.一种用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，还包括光照机构，其设置于靠近土工布外露缝位置处，用于模拟自然光照。

3.根据权利要求1所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述驱动装置包括固定设置于所述工作台上的多个液压升降柱，所述液压升降柱顶部设有轻型击实器固定板，所述轻型击实器安装于所述轻型击实器固定板上；所述液压升降柱电连接有液压系统操作面板。

4.根据权利要求3所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述轻型击实器固定板上开设有轻型击实器套孔；所述轻型击实器穿设于所述轻型击实器套孔上，且所述轻型击实器在所述轻型击实器套孔内的高度能够调节；所述轻型击实器下底面的直径尺寸与所述土柱试件的内径尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述轻型击实器外壁上设有螺纹，所述轻型击实器螺纹套设有固定螺母，所述固定螺母的外径尺寸大于所述轻型击实器套孔的内径尺寸，且所述固定螺母底部与所述轻型击实器固定板顶部抵接；所述轻型击实器外壁上开设有土体压实高度控制第一刻度和土体压实高度控制第二刻度。

6.根据权利要求1所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述工作台上固定设有底板，所述驱动装置和土柱试件均设置于所述底板上。

7.根据权利要求1所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述土柱试件固定装置为空心的圆柱形结构，所述土柱试件固定装置包括上部和下部，所述上部内径与土柱试件内径一致，所述下部内径与土柱试件外径一致，且所述下部沿直径剖去一半形成一圆弧空腔，用于存放土柱试件。

8.根据权利要求7所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述土柱试件固定装置的上部外壁上设有能够上下移动的可推拉卡扣，所述土柱试件上方外壁处固定设有卡扣固定装置，所述卡扣固定装置顶部开设有圆柱形预留孔，所述可推拉卡扣能够嵌入所述圆柱形预留孔中。

9.根据权利要求2所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述密封机构包括设置于所述土柱试件外壁上的土工布密封壳，所述土工布外露缝位于所述土工布密封壳内，所述土工布密封壳外侧铰接有可抬放土工布密封板；所述土工布密封壳内设有土工布压实板，所述土工布压实板靠近所述土柱试件一侧开设有弧形凹槽，所述土工布压实板的弧形凹槽处开设有压实板升降凹槽，所述压实板升降凹槽活动套设于土工布压实板升降轨道上，所述土工布压实板升降轨道固定设有所述土工布密封壳内；所述土工布密封壳的上部板上穿设有升降螺栓，所述升降螺栓底部设有下降控制螺帽和上升控制螺帽，所述土工布压实板端部开设有贯通的哑铃型螺栓预留孔，所述升降螺栓底部穿设于所述哑铃型螺栓预留孔内，且所述下降控制螺帽和上升控制螺帽分别卡接于所述哑铃型螺栓预留孔上部和下部。

10.根据权利要求9所述的用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，其特征在于，所述光照机构包括荧光灯管，所述荧光灯管位于所述土工布密封壳的上部板下表面，所述荧光灯管两端留有用于连接外部电源的灯管接线口，所述荧光灯管外套设有灯罩，所述灯罩采用透明材质制成。

技术总结
本发明公开一种用于土工布排水试验的土柱试件制备装置，包括：工作台、土柱试件、轻型击实器等结构，土柱试件通过土柱试件固定装置安装于工作台上，所述土柱试件内为空心结构，用于填充土体；所述土柱试件侧壁留有横向的土工布外露缝，用于在制件过程中向土体内部存放土工布；轻型击实器通过驱动装置设置于所述工作台上，且所述驱动装置能够带动所述轻型击实器上下移动，进而对所述土柱试件内的土体进行击实；密封机构用于压实土工布，并对土工布外露缝的空隙进行密封；本发明的制件过程可循环持续进行，工作效率高，提升了制件效率，缩短了试验周期。

技术研发人员：陈建兵,杨为民,朱东鹏,刘浪,董元宏,王美霞,樊凯,白逸凡
受保护的技术使用者：中交第一公路勘察设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17