多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置，涉及土木工程土工試驗領(lǐng)域。本裝置的結(jié)構(gòu)主要是：在鐵架的上面設(shè)置有制樣器；鋼絲繩的一端固定在左橫桿上；鋼絲繩的另一端依次穿過鐵架和制樣器的定滑輪后與長桿的中端連接，砝碼加載在掛鉤上，掛鉤和長桿的左端連接，組成對制樣器加載和傳力的結(jié)構(gòu)；在制樣筒內(nèi)，從下到上，底座、下透水石、土樣、上透水石、蓋板、豎桿和橫桿依次連接，組成對土樣實驗的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用杠桿原理和定滑輪組對制樣器內(nèi)的稀泥漿施加豎向壓力，為變量多、制樣周期長的土工試驗節(jié)省了試驗時間；只需要一套加載系統(tǒng)，有效降低了成本，具有較好的經(jīng)濟實用性。
【專利說明】多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程土工試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置；具體涉及一種用于制備飽和重塑細粒土制樣裝置，適用于研究水土化學(xué)作用的物理力學(xué)特性試驗重塑土樣制備。

【背景技術(shù)】
[0002]在工程實踐中，為了獲得土體的物理力學(xué)參數(shù)將進行一系列的室內(nèi)試驗。目前，室內(nèi)試驗所采用的土樣可分為原狀土樣和室內(nèi)重塑土樣。雖然原狀土樣能較真實地反映土體的原始結(jié)構(gòu)，但受取樣技術(shù)的限制和環(huán)境的影響，其試驗結(jié)果并不理想，離散性較大。相反，室內(nèi)重塑土樣不僅性質(zhì)相對均勻、實驗結(jié)果離散性較小，而且試樣的條件可控，便于特定的試驗研究；因此，在土木工程土工試驗領(lǐng)域重塑土越來越多地被選用。
[0003]現(xiàn)行的重塑土樣制備技術(shù)可大致分為兩類:
1、擊實法，即采用一定質(zhì)量的重錘，由某一高度下落，一層或多層擊實土樣至所需尺寸，此法操作簡單，制樣時間快，但制得的土樣密度不均勻，其下部密實程度大于上部；
2、固結(jié)法，即將攪拌均勻的稀泥漿倒入制樣筒，通過加靜載加速土樣固結(jié)，此法可獲得含水率均勻的土樣，有效地克服了擊實法的缺陷。
[0004]目前，按固結(jié)法原理設(shè)計的重塑土制樣裝置雖然已有好幾種，但是仍存在一定的局限性。例如，室內(nèi)通過控制變量法研究土體與化學(xué)溶液間相互作用時，需要制備干密度相同而溶液濃度不同的重塑土樣或制備溶液濃度相同而干密度不同的重塑土樣等，由于土體與化學(xué)溶液的反應(yīng)十分緩慢，少則一月，多則數(shù)月，甚至更長，制樣周期相當長。按現(xiàn)有的制樣裝置，如果為了縮短制樣周期，則需要制備多套制樣裝置；而且整個過程中壓力要保持穩(wěn)定，液壓千斤頂是做不到的，較好的解決辦法就是堆載。在較高的固結(jié)壓力下制備大面積土樣，堆載的重量也相當大，十分浪費砝碼和不安全，并且成本較高，不經(jīng)濟。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，提供一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置，特別適用于變量多、制樣周期長的土工試驗。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
本裝置包括土樣、鐵架、長桿、掛鉤、鋼絲繩、制樣器和砝碼，其連接關(guān)系是:
在鐵架的上面設(shè)置有帶圓形凹槽的長方形鋼板，制樣器置于圓形凹槽中；在長方形鋼板的左右兩邊分別設(shè)置有短桿及其定滑輪；在鐵架的左側(cè)面設(shè)置有左橫桿，鋼絲繩的一端固定在左橫桿上；在支架的右側(cè)面設(shè)置有右橫桿，在右橫桿上設(shè)置有叉頭，長桿的右端和叉頭連接；鋼絲繩的另一端依次穿過鐵架和制樣器的定滑輪后與長桿的中端連接，砝碼加載在掛鉤上，掛鉤和長桿的左端連接，組成對制樣器加載和傳力的結(jié)構(gòu)；
制樣器包括蓋板、底座、制樣筒、下透水石、上透水石、豎桿和橫桿；在制樣筒內(nèi)，從下到上，底座、下透水石、土樣、上透水石、蓋板、豎桿和橫桿依次連接，蓋板與制樣筒的內(nèi)壁形成活塞形式的滑動配合，組成對土樣實驗的結(jié)構(gòu)。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果:
①利用杠桿原理和定滑輪組對制樣器內(nèi)的稀泥漿施加豎向壓力，即使在較高的固結(jié)壓力下制備大面積土樣，仍然只需少量的砝碼，有效避免了堆載費砝碼和不安全隱患；另一方面，制樣器材料采用有機玻璃，加工較鋼材容易，而且更耐腐蝕。
[0008]②鐵架上同時可安裝多達四個制樣器，很大程度上為變量多、制樣周期長的土工試驗節(jié)省了試驗時間；而且略加修改鐵架尺寸，可安裝更多的制樣器，為更多變量、更長制樣周期的土工試驗提供的便利。
[0009]③根據(jù)預(yù)定的干密度，可推算出沉降值，然后設(shè)定對開圓模頂部的螺栓高度，當橫桿下沉至目標沉降值時，便被支撐，不能再往下沉，即可制得到均勻、達標的重塑飽和土樣，有效減小了人工監(jiān)測沉降的勞動強度。
[0010]④整個制樣裝置只需要一套加載系統(tǒng)，相對于現(xiàn)有的技術(shù)而言，有效降低了成本，具有較好的經(jīng)濟實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是鐵架的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖3是長方形鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是長桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是制樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是底座的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖8.1是制樣筒的結(jié)構(gòu)示意圖(整個)；
圖8.2是制樣筒的結(jié)構(gòu)示意圖(半個)。
[0012]圖9是橫桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:
000—土樣。
[0013]100—鐵架，
110—長方形鋼板，
111一鋼板短桿，112一鋼板定滑輪；
120—左橫桿；
130—右橫桿；
140—叉頭。
[0014]200—長桿，
210一左螺孔；
220—中螺孔；
230一右螺孔；
D—吊環(huán)；
L 一螺檢。
[0015]300—掛鉤。
[0016]400—鋼絲繩。
[0017]500—制樣器，
510—蓋板，
511—蓋板排氣孔，512—蓋板凹槽，513—蓋板止水膠圈；
520—底座，
521—小圓臺，522—大圓臺，523—底座排氣孔，
524—螺孔，525—底座凹槽，526—底座止水膠圈；
530—制樣筒，
531—對開圓模，532—套箍， 533—圓模凹槽，
534—圓模止水膠條，535—螺栓， 536—螺母；
537—螺孔。
[0018]540—下透水石；
550一上透水石；
560一豎桿；
570—橫桿，571—橫桿定滑輪。
[0019]600—砝碼。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明:
一、裝置
1、總體
如圖1-9，本裝置包括土樣000、鐵架100、長桿200、掛鉤300、鋼絲繩400、制樣器500和砝碼600，其連接關(guān)系是:
在鐵架100的上面設(shè)置有帶圓形凹槽的長方形鋼板110，制樣器500置于圓形凹槽中；在長方形鋼板110的左右兩邊分別設(shè)置有短桿111及其定滑輪112 ;在鐵架100的左側(cè)面設(shè)置有左橫桿120，鋼絲繩400的一端固定在左橫桿120上；在支架的右側(cè)面設(shè)置有右橫桿130，在右橫桿130上設(shè)置有叉頭140，長桿200的右端和叉頭140連接；鋼絲繩400的另一端依次穿過鐵架100和制樣器500的定滑輪后與長桿200的中端連接，砝碼600加載在掛鉤300上，掛鉤300和長桿200的左端連接，組成對制樣器500加載和傳力的結(jié)構(gòu)；
制樣器500包括蓋板510、底座520、制樣筒530、下透水石540、上透水石550、豎桿560和橫桿570 ;在制樣筒530內(nèi)，從下到上，底座520、下透水石540、土樣000、上透水石550、蓋板510、豎桿560和橫桿570依次連接，蓋板510與制樣筒530的內(nèi)壁形成活塞形式的滑動配合，組成對土樣000實驗的結(jié)構(gòu)。
[0021]2、功能部件 I)鐵架100
如圖2、圖3，鐵架100是本裝置的支撐體，呈長方形；
在鐵架100的上面設(shè)置有四塊帶圓形凹槽的長方形鋼板110，制樣器500置于圓形凹槽中； 在長方形鋼板110的左右兩邊分別設(shè)置有短桿111及其定滑輪112 ；
在鐵架100的左側(cè)面設(shè)置有左橫桿120，鋼絲繩400的一端固定在左橫桿120上；
在支架的右側(cè)面設(shè)置有右橫桿130，在右橫桿130上設(shè)置有叉頭140，長桿200的右端和叉頭140連接；
鋼絲繩400的另一端依次穿過鐵架100和制樣器500的定滑輪后與長桿200的中端連接。
[0022]2)長桿 200
如圖4，長桿200是一種金屬長桿，在長桿上沿長度方向設(shè)置有左、中、右螺孔210、220、230，通過吊環(huán)D或螺栓L，分別與掛鉤300、鋼絲繩400和鐵架100連接。
[0023]3)掛鉤 300
如圖1，掛鉤300為通用件。
[0024]4)鋼絲繩 400
如圖1，鋼絲繩400為通用件。
[0025]5)制樣器 500
如圖5，制樣器500包括蓋板510、底座520、制樣筒530、下透水石540、上透水石550、豎桿560和橫桿570 ；
在制樣筒530內(nèi)，從下到上，底座520、下透水石540、土樣000、上透水石550、蓋板510、豎桿560和橫桿570依次連接，蓋板510與制樣筒530的內(nèi)壁形成活塞形式的滑動配合。
[0026]①蓋板510
如圖6，蓋板510是一種圓板，在圓板上面設(shè)置有一個排氣孔511，在圓板的圓周設(shè)置有蓋板凹槽512及蓋板止水膠圈513。
[0027]②底座520
如圖7，底座520包括上下兩層的小圓臺521和大圓臺522，在小圓臺521中央和大圓臺522周邊設(shè)置有互為聯(lián)通的呈L形的底座排氣孔523，在大圓臺521的左右設(shè)置有連接制樣筒530的螺孔524，在小圓臺521的圓周設(shè)置有底座凹槽525及底座止水膠圈526。
[0028]③制樣筒530
如圖8.1,8.2，制樣筒530為一圓筒，由兩個對開圓模531拼裝而成，外加套箍532 ； 在對開圓模531的拼裝處設(shè)置有圓模凹槽533及圓模止水膠條534 ；
在對開圓模531的頂部設(shè)置有螺栓535和螺母536，可預(yù)設(shè)橫桿570的下沉高度；
在對開圓模531的底部設(shè)置有與底座520連接相對應(yīng)的螺孔537。
[0029]④下透水石540
下透水石540呈圓柱形，其內(nèi)徑和制樣筒530適配。
[0030]⑤上透水石550
上透水石550呈圓柱形，其內(nèi)徑和制樣筒530適配。
[0031 ] ⑥豎桿560
豎桿560包括左右兩根垂直金屬桿,連接蓋板510和橫桿570,傳遞壓力。
[0032]⑦橫桿570
如圖9，橫桿570是一種水平金屬桿，兩端設(shè)置有橫桿定滑輪571。
[0033]6)砝碼 600 砝碼600為通用件，包括各種重量的套件。
[0034]二、操作方法
本裝置的操作方法包括下列步驟:
①連接底座520和制樣筒530
將沾溶液濕濾紙貼在下透水石540上，并放于套有底座止水膠圈526的底座520上，使其中心對準；將嵌有圓模止水膠條534的兩對開圓模531對齊、合攏，擰緊套箍532 ;將對開圓模531合攏后而成的制樣筒530插入底座520，兩者之間用螺栓連接；底座520的排氣孔523連接寶塔嘴，并插入導(dǎo)水膠管。
[0035]②試驗?zāi)酀{制備
根據(jù)需要的干密度稱取一定質(zhì)量的土樣000，加溶液，制備成大于液限的稀泥漿。
[0036]③將稀泥漿倒入制樣筒530
將上述制備的大于液限的稀泥漿倒入制樣筒530中，至目標刻度。
[0037]④安裝蓋板510和設(shè)定沉降高度
首先在上透水石550上貼濕濾紙，然后放在稀泥漿的頂部，再將通過兩豎桿560連接的蓋板510與橫桿570形成的傳力結(jié)構(gòu)嵌入制樣筒530中，抒上螺栓535和螺母536,并根據(jù)目標沉降值設(shè)定螺栓535的高度；最后在蓋板排氣孔511的寶塔嘴端部接上導(dǎo)水膠管；按相同的步驟完成四個制樣器500的安裝。
[0038]⑤安裝加載系統(tǒng)
將長桿200的右端與鐵架100鉸接，左端吊掛掛鉤300 ;鋼絲繩400的一端固定在鐵架100的左橫桿120上，鋼絲繩400的另一端依次穿過鐵架100和制樣器500的定滑輪后與長桿200的中端連接。
[0039]⑥加載
根據(jù)設(shè)定的固結(jié)壓力，將相應(yīng)的砝碼安放在掛鉤300上。
[0040]⑦加載結(jié)束
當土樣沉降值達到目標值時，螺栓535會自動阻止橫桿570下沉；卸載和拆掉鋼絲繩400，將制樣器500從鐵架100上取下，平放，松開底座520和制樣筒530之間的連接螺栓，松開套箍532，將對開圓模531拆開，取出下透水石540和上透水石550，切取環(huán)刀樣，即可制得均勻、達標的重塑土樣。
[0041]三、實施例
本發(fā)明所示裝置的尺寸是用來制作尺寸為直徑6.18cm，高2cm的直剪、固結(jié)試樣，更改裝置各部分尺寸即可制作其他尺寸試樣。
[0042]如圖4，長桿200鉆有三個直徑為0.8cm的螺孔，依次和掛鉤300、鋼絲繩400和鐵架100鉸連，形成的杠桿力臂比為1:5。通過改變放置在掛鉤300上的砝碼600的重量，提供給制樣器500內(nèi)的重塑土樣不同的固結(jié)壓力。
[0043]如圖5?9，制樣筒530是由內(nèi)徑10cm，壁厚2cm，高30cm的兩個對開圓模531拼裝而成的有機玻璃空心圓筒，其間嵌入圓模止水膠條534，防止泥漿流失，外加套箍532 ;對開圓模531頂部螺栓535行程5cm ;底座520是由小圓臺521和大圓臺522重疊而成，大圓臺522直徑14cm，厚2cm，鉆有兩個直徑為0.8cm的螺栓孔，用于和制樣筒530連接；小圓臺521直徑9.9cm,厚2cm，設(shè)置有兩道0.2X0.2cm的底座凹槽525，用于安放底座止水膠圈526 ;在底座520內(nèi)部設(shè)有直徑為Icm的底座排氣孔523 (L形狀);蓋板510為直徑9.9cm、厚2cm的有機玻璃板，設(shè)有一道0.2X0.2cm的蓋板512凹槽512，用于安放蓋板止水膠圈513，鉆有直徑為Icm的排氣孔511 ;上透水石550和下透水石540均為直徑9.9cm，高Icm的圓柱體。
[0044]本裝置提供的實例中，制樣筒的高度為30cm，內(nèi)徑為10cm，考慮土樣排水固結(jié)以后，一次制樣可切取6個環(huán)刀樣，用于直剪和固結(jié)試驗，可以滿足獲取參數(shù)所需要的試驗土樣個數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置，其特征在于: 包括土樣(OOO )、鐵架(100 )、長桿(200 )、掛鉤(300 )、鋼絲繩(400 )、制樣器(500 )和砝碼(600)，其連接關(guān)系是: 在鐵架(100)的上面設(shè)置有帶圓形凹槽的長方形鋼板(110)，制樣器(500)置于圓形凹槽中；在長方形鋼板(110)的左右兩邊分別設(shè)置有短桿(111)及其定滑輪(112);在鐵架(100)的左側(cè)面設(shè)置有左橫桿(120)，鋼絲繩(400)的一端固定在左橫桿(120)上；在支架的右側(cè)面設(shè)置有右橫桿(130)，在右橫桿(130)上設(shè)置有叉頭(140 )，長桿(200 )的右端和叉頭(140連接);鋼絲繩(400)的另一端依次穿過鐵架(100)和制樣器(500)的定滑輪后與長桿(200 )的中端連接，砝碼(600 )加載在掛鉤(300 )上，掛鉤(300 )和長桿(200 )的左端連接，組成對制樣器(500)加載和傳力的結(jié)構(gòu)； 制樣器(500)包括蓋板(510)、底座()520、制樣筒(530)、下透水石(540)、上透水石(550)、豎桿(560)和橫桿(570);在制樣筒(530內(nèi))，從下到上，底座(520)、下透水石(540)、土樣(000)、上透水石(550)、蓋板(510)、豎桿(560)和橫桿(570)依次連接，蓋板(510)與制樣筒(530)的內(nèi)壁形成活塞形式的滑動配合，組成對土樣(000)實驗的結(jié)構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置，其特征在于: 所述的長桿(200)是一種金屬長桿，在長桿上沿長度方向設(shè)置有左、中、右螺孔(210、220、230)，通過吊環(huán)(D)或螺栓(L)，分別與掛鉤(300)、鋼絲繩(400)和鐵架(100)連接。
3.按權(quán)利要求1所述的一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置，其特征在于: 所述的蓋板(510)是一種圓板,在圓板上面設(shè)置有一個排氣孔(511),在圓板的圓周設(shè)置有蓋板凹槽(512)及蓋板止水膠圈(513)。
4.按權(quán)利要求1所述的一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置，其特征在于: 所述的底座(520)包括上下兩層的小圓臺(521)和大圓臺(522)，在小圓臺(521)中央和大圓臺(522)周邊設(shè)置有互為聯(lián)通的呈L形的底座排氣孔(523)，在大圓臺(521)的左右設(shè)置有連接制樣筒(530)的螺孔(524)，在小圓臺(521)的圓周設(shè)置有底座凹槽(525)及底座止水膠圈(526)。
5.按權(quán)利要求1所述的一種多聯(lián)重塑飽和土制樣裝置，其特征在于: 所述的制樣筒(530為一圓筒)，由兩個對開圓模(531)拼裝而成,外加套箍(532)； 在對開圓模(531)的拼裝處設(shè)置有圓模凹槽(533)及圓模止水膠條(534)； 在對開圓模(531)的頂部設(shè)置有螺栓(535)和螺母(536)； 在對開圓模(531)的底部設(shè)置有與底座(520)連接相對應(yīng)的螺孔(537)。
【文檔編號】G01N1/28GK104181023SQ201410451774
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】顏榮濤, 楊德歡, 韋昌富 申請人:桂林理工大學(xué)