CN204128869U - 一种多联重塑饱和土制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多联重塑饱和土制样装置，涉及土木工程土工试验领域。本装置的结构主要是：在铁架的上面设置有制样器；钢丝绳的一端固定在左横杆上；钢丝绳的另一端依次穿过铁架和制样器的定滑轮后与长杆的中端连接，砝码加载在挂钩上，挂钩和长杆的左端连接，组成对制样器加载和传力的结构；在制样筒内，从下到上，底座、下透水石、土样、上透水石、盖板、竖杆和横杆依次连接，组成对土样实验的结构。本实用新型利用杠杆原理和定滑轮组对制样器内的稀泥浆施加竖向压力，为变量多、制样周期长的土工试验节省了试验时间；只需要一套加载***，有效降低了成本，具有较好的经济实用性。

Description

一种多联重塑饱和土制样装置

技术领域

本实用新型涉及土木工程土工试验领域，尤其涉及一种多联重塑饱和土制样装置；具体涉及一种用于制备饱和重塑细粒土制样装置，适用于研究水土化学作用的物理力学特性试验重塑土样制备。

背景技术

在工程实践中，为了获得土体的物理力学参数将进行一系列的室内试验。目前，室内试验所采用的土样可分为原状土样和室内重塑土样。虽然原状土样能较真实地反映土体的原始结构，但受取样技术的限制和环境的影响，其试验结果并不理想，离散性较大。相反，室内重塑土样不仅性质相对均匀、实验结果离散性较小，而且试样的条件可控，便于特定的试验研究；因此，在土木工程土工试验领域重塑土越来越多地被选用。

现行的重塑土样制备技术可大致分为两类：

1、击实法，即采用一定质量的重锤，由某一高度下落，一层或多层击实土样至所需尺寸，此法操作简单，制样时间快，但制得的土样密度不均匀，其下部密实程度大于上部；

2、固结法，即将搅拌均匀的稀泥浆倒入制样筒，通过加静载加速土样固结，此法可获得含水率均匀的土样，有效地克服了击实法的缺陷。

目前，按固结法原理设计的重塑土制样装置虽然已有好几种，但是仍存在一定的局限性。例如，室内通过控制变量法研究土体与化学溶液间相互作用时，需要制备干密度相同而溶液浓度不同的重塑土样或制备溶液浓度相同而干密度不同的重塑土样等，由于土体与化学溶液的反应十分缓慢，少则一月，多则数月，甚至更长，制样周期相当长。按现有的制样装置，如果为了缩短制样周期，则需要制备多套制样装置；而且整个过程中压力要保持稳定，液压千斤顶是做不到的，较好的解决办法就是堆载。在较高的固结压力下制备大面积土样，堆载的重量也相当大，十分浪费砝码和不安全，并且成本较高，不经济。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种多联重塑饱和土制样装置，特别适用于变量多、制样周期长的土工试验。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

本装置包括土样、铁架、长杆、挂钩、钢丝绳、制样器和砝码，其连接关系是：

在铁架的上面设置有带圆形凹槽的长方形钢板，制样器置于圆形凹槽中；在长方形钢板的左右两边分别设置有短杆及其定滑轮；在铁架的左侧面设置有左横杆，钢丝绳的一端固定在左横杆上；在支架的右侧面设置有右横杆，在右横杆上设置有叉头，长杆的右端和叉头连接；钢丝绳的另一端依次穿过铁架和制样器的定滑轮后与长杆的中端连接，砝码加载在挂钩上，挂钩和长杆的左端连接，组成对制样器加载和传力的结构；

制样器包括盖板、底座、制样筒、下透水石、上透水石、竖杆和横杆；在制样筒内，从下到上，底座、下透水石、土样、上透水石、盖板、竖杆和横杆依次连接，盖板与制样筒的内壁形成活塞形式的滑动配合，组成对土样实验的结构。 

    与现有技术相比，本实用新型具有下列优点和积极效果：

①利用杠杆原理和定滑轮组对制样器内的稀泥浆施加竖向压力，即使在较高的固结压力下制备大面积土样，仍然只需少量的砝码，有效避免了堆载费砝码和不安全隐患；另一方面，制样器材料采用有机玻璃，加工较钢材容易，而且更耐腐蚀。

②铁架上同时可安装多达四个制样器，很大程度上为变量多、制样周期长的土工试验节省了试验时间；而且略加修改铁架尺寸，可安装更多的制样器，为更多变量、更长制样周期的土工试验提供的便利。

③根据预定的干密度，可推算出沉降值，然后设定对开圆模顶部的螺栓高度，当横杆下沉至目标沉降值时，便被支撑，不能再往下沉，即可制得到均匀、达标的重塑饱和土样，有效减小了人工监测沉降的劳动强度。

④整个制样装置只需要一套加载***，相对于现有的技术而言，有效降低了成本，具有较好的经济实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是铁架的结构示意图；

图3是长方形钢板的结构示意图；

图4是长杆的结构示意图；

图5是制样器的结构示意图；

图6是盖板的结构示意图；

图7是底座的结构示意图；

图8.1是制样筒的结构示意图（整个）；

图8.2是制样筒的结构示意图（半个）。

图9是横杆的结构示意图；

图中：

000—土样。

100—铁架，

   110—长方形钢板，

      111—钢板短杆，112—钢板定滑轮；

120—左横杆； 

130—右横杆；

140—叉头。

200—长杆，

   210—左螺孔；

220—中螺孔；

230—右螺孔；

D—吊环；

L—螺栓。

300—挂钩。

400—钢丝绳。

500—制样器，

   510—盖板，

511—盖板排气孔，   512—盖板凹槽， 513—盖板止水胶圈； 

520—底座，

521—小圆台，       522—大圆台，   523—底座排气孔，

524—螺孔，         525—底座凹槽， 526—底座止水胶圈；

530—制样筒，

   531—对开圆模，     532—套箍，     533—圆模凹槽，

534—圆模止水胶条， 535—螺栓，     536—螺母；

      537—螺孔。

540—下透水石；

550—上透水石；

560—竖杆；

570—横杆，571—横杆定滑轮。

600—砝码。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、装置

1、总体

如图1-9，本装置包括土样000、铁架100、长杆200、挂钩300、钢丝绳400、制样器500和砝码600，其连接关系是：

在铁架100的上面设置有带圆形凹槽的长方形钢板110，制样器500置于圆形凹槽中；在长方形钢板110的左右两边分别设置有短杆111及其定滑轮112；在铁架100的左侧面设置有左横杆120，钢丝绳400的一端固定在左横杆120上；在支架的右侧面设置有右横杆130，在右横杆130上设置有叉头140，长杆200的右端和叉头140连接；钢丝绳400的另一端依次穿过铁架100和制样器500的定滑轮后与长杆200的中端连接，砝码600加载在挂钩300上，挂钩300和长杆200的左端连接，组成对制样器500加载和传力的结构；

制样器500包括盖板510、底座520、制样筒530、下透水石540、上透水石550、竖杆560和横杆570；在制样筒530内，从下到上，底座520、下透水石540、土样000、上透水石550、盖板510、竖杆560和横杆570依次连接，盖板510与制样筒530的内壁形成活塞形式的滑动配合，组成对土样000实验的结构。 

2、功能部件

1）铁架100

如图2、图3，铁架100是本装置的支撑体，呈长方形；

在铁架100的上面设置有四块带圆形凹槽的长方形钢板110，制样器500置于圆形凹槽中；

在长方形钢板110的左右两边分别设置有短杆111及其定滑轮112；

在铁架100的左侧面设置有左横杆120，钢丝绳400的一端固定在左横杆120上；

在支架的右侧面设置有右横杆130，在右横杆130上设置有叉头140，长杆200的右端和叉头140连接；

钢丝绳400的另一端依次穿过铁架100和制样器500的定滑轮后与长杆200的中端连接。

2）长杆200

如图4，长杆200是一种金属长杆，在长杆上沿长度方向设置有左、中、右螺孔210、220、230，通过吊环D或螺栓L，分别与挂钩300、钢丝绳400和铁架100连接。

3）挂钩300

如图1，挂钩300为通用件。

4）钢丝绳400

如图1，钢丝绳400为通用件。

5）制样器500

如图5，制样器500包括盖板510、底座520、制样筒530、下透水石540、上透水石550、竖杆560和横杆570； 

在制样筒530内，从下到上，底座520、下透水石540、土样000、上透水石550、盖板510、竖杆560和横杆570依次连接，盖板510与制样筒530的内壁形成活塞形式的滑动配合。

①盖板510

如图6，盖板510是一种圆板，在圆板上面设置有一个排气孔511，在圆板的圆周设置有盖板凹槽512及盖板止水胶圈513。

②底座520

如图7，底座520包括上下两层的小圆台521和大圆台522，在小圆台521中央和大圆台522周边设置有互为联通的呈L形的底座排气孔523，在大圆台521的左右设置有连接制样筒530的螺孔524，在小圆台521的圆周设置有底座凹槽525及底座止水胶圈526。

③制样筒530

如图8.1、8.2，制样筒530为一圆筒，由两个对开圆模531拼装而成，外加套箍532；

在对开圆模531的拼装处设置有圆模凹槽533及圆模止水胶条534；

在对开圆模531的顶部设置有螺栓535和螺母536，可预设横杆570的下沉高度；

在对开圆模531的底部设置有与底座520连接相对应的螺孔537。

④下透水石540

下透水石540呈圆柱形，其内径和制样筒530适配。

⑤上透水石550

上透水石550呈圆柱形，其内径和制样筒530适配。

⑥竖杆560

竖杆560包括左右两根垂直金属杆，连接盖板510和横杆570，传递压力。

⑦横杆570

如图9，横杆570是一种水平金属杆，两端设置有横杆定滑轮571。

6）砝码600

砝码600为通用件，包括各种重量的套件。

二、操作方法

本装置的操作方法包括下列步骤：

①连接底座520和制样筒530

将沾溶液湿滤纸贴在下透水石540上，并放于套有底座止水胶圈526的底座520上，使其中心对准；将嵌有圆模止水胶条534的两对开圆模531对齐、合拢，拧紧套箍532；将对开圆模531合拢后而成的制样筒530***底座520，两者之间用螺栓连接；底座520的排气孔523连接宝塔嘴，并***导水胶管。

②试验泥浆制备

根据需要的干密度称取一定质量的土样000，加溶液，制备成大于液限的稀泥浆。

③将稀泥浆倒入制样筒530

将上述制备的大于液限的稀泥浆倒入制样筒530中，至目标刻度。

④安装盖板510和设定沉降高度

首先在上透水石550上贴湿滤纸，然后放在稀泥浆的顶部，再将通过两竖杆560连接的盖板510与横杆570形成的传力结构嵌入制样筒530中，拧上螺栓535和螺母536，并根据目标沉降值设定螺栓535的高度；最后在盖板排气孔511的宝塔嘴端部接上导水胶管；按相同的步骤完成四个制样器500的安装。

⑤安装加载***

将长杆200的右端与铁架100铰接，左端吊挂挂钩300；钢丝绳400的一端固定在铁架100的左横杆120上，钢丝绳400的另一端依次穿过铁架100和制样器500的定滑轮后与长杆200的中端连接。

⑥加载

根据设定的固结压力，将相应的砝码安放在挂钩300上。

⑦加载结束

当土样沉降值达到目标值时，螺栓535会自动阻止横杆570下沉；卸载和拆掉钢丝绳400，将制样器500从铁架100上取下，平放，松开底座520和制样筒530之间的连接螺栓，松开套箍532，将对开圆模531拆开，取出下透水石540和上透水石550，切取环刀样，即可制得均匀、达标的重塑土样。

三、实施例

本实用新型所示装置的尺寸是用来制作尺寸为直径6.18cm，高2cm的直剪、固结试样，更改装置各部分尺寸即可制作其他尺寸试样。

如图4，长杆200钻有三个直径为0.8cm的螺孔，依次和挂钩300、钢丝绳400和铁架100铰连，形成的杠杆力臂比为1：5。通过改变放置在挂钩300上的砝码600的重量，提供给制样器500内的重塑土样不同的固结压力。

如图5～9，制样筒530是由内径10cm，壁厚2cm，高30cm的两个对开圆模531拼装而成的有机玻璃空心圆筒，其间嵌入圆模止水胶条534，防止泥浆流失，外加套箍532；对开圆模531顶部螺栓535行程5cm；底座520是由小圆台521和大圆台522重叠而成，大圆台522直径14cm，厚2cm，钻有两个直径为0.8cm的螺栓孔，用于和制样筒530连接；小圆台521直径9.9cm，厚2cm，设置有两道0.2×0.2cm的底座凹槽525，用于安放底座止水胶圈526；在底座520内部设有直径为1cm的底座排气孔523（L形状）；盖板510为直径9.9cm、厚2cm的有机玻璃板，设有一道0.2×0.2cm的盖板512凹槽512，用于安放盖板止水胶圈513，钻有直径为1cm的排气孔511；上透水石550和下透水石540均为直径9.9cm，高1cm的圆柱体。

本装置提供的实例中，制样筒的高度为30cm，内径为10cm，考虑土样排水固结以后，一次制样可切取6个环刀样，用于直剪和固结试验，可以满足获取参数所需要的试验土样个数。  

Claims (5)

1.一种多联重塑饱和土制样装置，其特征在于：

包括土样（000）、铁架（100）、长杆（200）、挂钩（300）、钢丝绳（400）、制样器（500）和砝码（600），其连接关系是：

在铁架（100）的上面设置有带圆形凹槽的长方形钢板（110），制样器（500）置于圆形凹槽中；在长方形钢板（110）的左右两边分别设置有短杆（111）及其定滑轮（112）；在铁架（100）的左侧面设置有左横杆（120），钢丝绳（400）的一端固定在左横杆（120）上；在支架的右侧面设置有右横杆（130），在右横杆（130）上设置有叉头（140），长杆（200）的右端和叉头（140）连接；钢丝绳（400）的另一端依次穿过铁架（100）和制样器（500）的定滑轮后与长杆（200）的中端连接，砝码（600）加载在挂钩（300）上，挂钩（300）和长杆（200）的左端连接，组成对制样器（500）加载和传力的结构；

制样器（500）包括盖板（510）、底座（520）、制样筒（530）、下透水石（540）、上透水石（550）、竖杆（560）和横杆（570）；在制样筒（530）内，从下到上，底座（520）、下透水石（540）、土样（000）、上透水石（550）、盖板（510）、竖杆（560）和横杆（570）依次连接，盖板（510）与制样筒（530）的内壁形成活塞形式的滑动配合，组成对土样（000）实验的结构。

2.按权利要求1所述的一种多联重塑饱和土制样装置，其特征在于：

所述的长杆（200）是一种金属长杆，在长杆上沿长度方向设置有左、中、右螺孔（210、220、230），通过吊环（D）或螺栓（L），分别与挂钩（300）、钢丝绳（400）和铁架（100）连接。

3.按权利要求1所述的一种多联重塑饱和土制样装置，其特征在于：

所述的盖板（510）是一种圆板，在圆板上面设置有一个排气孔（511），在圆板的圆周设置有盖板凹槽（512）及盖板止水胶圈（513）。

4.按权利要求1所述的一种多联重塑饱和土制样装置，其特征在于：

所述的底座（520）包括上下两层的小圆台（521）和大圆台（522），在小圆台（521）中央和大圆台（522）周边设置有互为联通的呈L形的底座排气孔（523），在大圆台（521）的左右设置有连接制样筒（530）的螺孔（524），在小圆台（521）的圆周设置有底座凹槽（525）及底座止水胶圈（526）。

5.按权利要求1所述的一种多联重塑饱和土制样装置，其特征在于：

所述的制样筒（530）为一圆筒，由两个对开圆模（531）拼装而成，外加套箍（532）；

在对开圆模（531）的拼装处设置有圆模凹槽（533）及圆模止水胶条（534）；

在对开圆模（531）的顶部设置有螺栓（535）和螺母（536）；

在对开圆模（531）的底部设置有与底座（520）连接相对应的螺孔（537）。