[发明专利]一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及土工实验研究领域，特别涉及一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法。

背景技术

在饱和黏性土地区进行基础工程施工时，地基或路基常常出现较大的沉降。为了研究及控制地基或路基的沉降，需要对饱和黏性土地区的地基土或路基土的流变特性和渗透特性进行试验研究。饱和原状黏性土土样常常不易获得，试验研究以室内试验为主，且多以饱和重塑黏性土土样为研究对象。目前，制备饱和重塑黏性土土样的方法有击实法和泥浆固结法。由于击实法制备的土样常常出现分层现象，密实度不够均匀，制备出的土样还需要在饱和器中饱和，制备试样流程复杂，耗时较长，目前使用较少。泥浆固结法主要靠静力加载，能较好地模拟天然土体在自重等长期荷载作用下的固结过程，可得到不同孔隙比的饱和黏性土土样，制备的土样密实度均匀，被广泛应用。泥浆固结法制备土样时使用固结筒，在土样达到所需要的孔隙比后，需要将制备的土样从固结筒中推出，这将会对土样造成一次扰动；随后再用环刀取样，土样又容易产生挤压变形；也可能使部分土样与环刀内壁不能紧密接触。这些因素都会对试验结果造成很大的影响，亟待对现有装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种饱和重塑黏性土土样制备装置及其使用方法。

本发明提供的饱和重塑黏性土土样制备装置，主要由透水板、环刀、套环、压样活塞、加载块和水槽组成；环刀为对半式，倾斜的端面朝上，放置在垫有滤纸的透水板上；环刀上放置套环，套环有与环刀相对应的斜端面；压样活塞采用透水石制作而成；水槽内的水淹没套环的上端面。在套环和环刀形成的空腔内注入调制均匀的泥浆后，配置预定重量的加载块，并向水槽内注入水，使水面淹没套环的上端面，经过24小时，可得到固结土样。在土样的制备过程中，泥浆始终处于饱和状态，可以得到饱和重塑黏性土土样。环刀的底部隔一张滤纸放置在透水板上，最终只需用刮土刀修整环刀的上端，简化了土样的制作，避免了对土样的一次扰动。在土样和环刀分离时，因为环刀是对半式的，避免了对土样的再次扰动。虽然该装置一次只能制备一个满足要求的饱和重塑黏性土土样，但由于构造简单，可在一个大水槽内一次安放多个该装置，同时可得到所需要数量的土样。

优选地，所述套环与环刀所形成的空腔圆柱的内径等于环刀的内径。

优选地，所述的套环高40毫米。套环的高度需满足安装压样活塞的需要，应便于对压样活塞的导向，起到稳定作用。

优选地，所述的环刀内径61.8毫米，壁厚2.6毫米。所述的环刀可以为非标准环刀，加大的壁厚，可以确保压力作用下环刀的内径变化小，保证最终土样的尺寸。

优选地，所述的透水板为圆形板，厚度50毫米，直径100毫米。因要承受一定的压力，要求有足够的厚度，不致在操作过程中，压碎透水板。

优选地，所述的水槽、环刀和套环的材质为不锈钢。保证所得到的土样不被铁锈污染，也为了增加该装置的使用寿命。

所述的饱和重塑黏性土土样制备装置的使用方法，主要包括以下步骤：

1): 准备一个环刀，旋紧相应的螺栓组件，使环刀形状固定，在环刀内表面涂抹一层凡士林；

2): 在无水的水槽底部放置一个透水板，把一张滤纸居中放置在该透水板上表面，将环刀端面平整的一端居中放置在滤纸上；

3): 环刀上端放置一个套环，套环有斜面的一端与环刀的上端相对；

4): 向环刀和套环形成的内腔缓慢倒入调制均匀的泥浆，至泥浆上表面至环刀顶端后，继续倒入，直至泥浆上表面距离套环上端15毫米；

5): 在套环内的泥浆上表面居中放置一张滤纸，再安装压样活塞，压样活塞上表面居中放置加载块；

6): 向水槽内注水，使水面淹没套环上端面；

7): 24小时后，泥浆已固结成样，撤去加载块、压样活塞和套环，手持底部的透水板，取出环刀和土体的结合体，用刮土刀修整环刀内土样的上表面，再旋松螺母，使土样与环刀片的内壁脱开，即可得到饱和重塑黏性土土样。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在试样的制作过程中，泥浆始终处于饱和状态，从而得到饱和试样；避免了对土样的扰动和挤压变形；便于采用多个该装置，同时制作多个土样；操作简单，成本低，可加快了土样的制备。另外，本装置中的环刀可以独立使用，代替标准环刀制作土样，便于手持，也可避免对土样的扰动。

附图说明

图1 本发明的结构示意图。

图2 环刀的俯视示意图。

图3 显示连接构造的环刀的侧视示意图。