[发明专利]一种砂土体冲击荷载试验装置及其试验方法

说明书

发明提供一种砂土体冲击荷载试验装置及其试验方法。该装置包括控制箱、下落组件和模具筒组件。所述的控制箱内包括交流电动机、齿轮、传送带和控制面板。下落组件包括击锤导杆和击锤。所述的模具筒组件包括装样筒、对开套筒和底座。击锤通过传动带提升到固定高度后自由下落对土体施加冲击荷载。该试验方法包括组装模具筒组件、压密土样、击锤冲击和土工试验等步骤。发明通过改变击锤落距、质量、锤击频率以及时长从而控制冲击荷载的能量、频率以及施荷方式来实现强夯加固地基或打桩过程的模拟。该试验装置可真实反映荷载对土体的冲击效应。实现简便、有效的模拟受到冲击荷载后不同埋深土体的颗粒破碎、抗剪强度变化以及密度、级配的演化规律。

技术领域

本发明涉及一种新型土木工程试验仪器领域，具体涉及一种砂土体冲击荷载试验装置。

背景技术

在软弱地基处理中，强夯法和桩基法是最为常用的地基加固方法。强夯法会在地基土中产生冲击波和动应力,从而提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化能力，减少将来可能出现的差异沉降。桩基法能很好适应各种地质条件及荷载情况，且具有承载力大、稳定性好和沉降小等特点。但是，在强夯加固地基和预制桩打桩过程中地基将受到冲击荷载。对于钙质砂这类易发生颗粒破碎的砂土体而言，冲击荷载会引起土体的颗粒级配、密度等发生改变，从而引起土体力学性能的改变。

土体冲击荷载试验对实际工况的应对具有重要的指导意义。但目前尚没有针对易发生颗粒破碎的砂土体受到冲击荷载的试验装置。因此，亟需一种能测定砂土体承受冲击荷载的冲击试验装置对强夯法和桩基法处理提供有力的试验依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种可视性好、精度高、操作简单的砂土体冲击荷载试验装置，可模拟砂土体受到冲击荷载作用，研究土体颗粒级配、密度等发生的演化以及土体抗剪强度的变化。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种砂土体冲击荷载试验装置，其特征在于，包括控制箱、下落组件和模具筒组件。

所述模具筒组件包括装样筒、对开套筒和底座。所述装样筒是由若干个钢化玻璃环叠加组合而成的空心圆柱体。所述对开套筒可轴向对称地拆分为两片对开模。所述两片对开模可严密合实。所述装样筒塞入对开套筒内。所述对开套筒外部套有若干个紧箍环套。所述紧箍环套将对开套筒夹紧。所述对开套筒下端与底座相连。试验时，装样筒内装有土样。

所述控制箱包括壳体Ⅰ、壳体Ⅱ和固定盘。所述壳体Ⅰ和壳体Ⅱ均为中空长方体。所述壳体Ⅱ上开设有贯穿壳体Ⅱ上下表面的定位孔。所述壳体Ⅰ的一侧记为平面A。所述壳体Ⅱ和固定盘与平面A固定连接。所述壳体Ⅱ位于壳体Ⅰ上端，固定盘位于壳体Ⅰ下端。试验时，模具筒组件通过底座连接固定在固定盘上。

所述壳体Ⅰ和壳体Ⅱ中空部分连通，共同组成控制箱的内腔。所述控制箱的内腔中具有控制系统。所述平面A上还布置有纵向传送带。所述传送带与控制系统相连。所述传送带上固定有卡头。

所述下落组件包括击锤导杆和击锤。

所述击锤导杆包括杆体和锤座。所述杆体上端穿过壳体Ⅱ的定位孔，并通过定位销固定。所述杆体下端与锤座连接。试验时，锤座伸入装样筒内。所述杆体上具有纵向卡槽。所述卡槽中卡合固定有定位块。所述定位块为楔形卡块。所述定位块可沿卡槽上下移动。

所述击锤上具有限位孔。所述限位孔贯穿击锤的上下表面。所述击锤套装在杆体上，杆体穿过限位孔。所述击锤内水平镶嵌有可伸缩凸块。所述可伸缩凸块中部具有供击锤导杆穿过的孔洞Ⅰ。所述可伸缩凸块的两端均伸出击锤的侧壁。所述可伸缩凸块一端搭设在卡头上，另一端开设有供顶推弹片穿过的孔洞Ⅱ。所述顶推弹片一端固定在击锤的侧壁上，另一端伸出孔洞Ⅱ。