[发明专利]具有饱和、转移试样功能的粗粒土三轴制样器及制样法

说明书

本发明属于粗粒土力学性质测试技术领域，具体涉及一种具有饱和、转移试样功能的旋压式粗粒土三轴实验制样器，包括反力架底座、试样帽和制样桶底座，反力架底座的上端安装固定连接有凸台，反力架底座上开设有环形槽，反力架底座的上开设有四个均匀分布的连接螺孔，每个连接螺孔的内部通过螺纹连接有刚性反力柱，凸台的外侧套接有橡胶膜，橡胶膜的外侧上下两端套接有两个对称分布的环形止水夹。与传统的方案相比，本方案通过控制进水阀、控水阀、抽气阀大幅度地减少了试样的饱和时间，实现快速饱和；同时通过起样孔、钢丝绳、起吊横梁可非常方便地转移试样到三轴试验机上，结构精妙，操作方便。

技术领域

本发明属于粗粒土力学性质测试技术领域，具体涉及一种具有饱和、转移试样功能的旋压式粗粒土三轴实验制样器及制样方法。

背景技术

我国西北地区粗粒土地区分布广泛，兴建在粗粒土地基上或以粗粒土作为工程材料的大型水电工程的数量呈现出激增的态势，以至于水利工程中饱和粗粒土静、动力特性成研究为工程领域中重要的内容。粗粒土三轴试验测定力学性能时，通常从工程现场取散体粗粒土试样至室内试验室，通过制样模具将粗粒土重塑并制作成高径比为2-2.5的圆柱体，且试样直径等于或者大于最大粒径5倍，故常采用一种直径200mm，高度450mm的标准圆柱试样。为了模拟粗粒土坝料在饱和状态下在运行的力学状态，通常将制作好的试样进行饱和处理后进行三轴试验。由于粗粒土为散粒体，在无外侧模板支撑下很难维持固定的形状。粗粒土的三轴试验中制样的通常的做法是在粗粒土三轴试验机的底座上安装制样模具通过采用人工击实、测量、旋压、液压、振动等静、动荷载等方式获取与实际工程中一致的试样总体密度且相对均匀的试样后，在通过试验机本身的加水压设备进行饱和。

现有技术中由于三轴试样体型较大，且粗粒土空隙率相对较大，若仅利用三轴试验机水泵或者高位水箱饱和土样，则需要耗费相当长的时间。且仅在水头作用下饱和，则可能在粗粒土试样之间发生饱和不均匀、不充分的现象。另外，粗粒土三轴力学实验往往需要制备多个试样进行对比结果，而常规饱和粗粒土三轴试样制备过程需要分层压实粗粒土、装卸制样器各部件，过程相对复杂且耗时。其制样过程只能在三轴压力试验机上进行，故一次只能制得一个试样，大大限制了实验的效率。常规粗粒土三轴试样不能实现在三轴压力实验机下制备多个试样再转移、运输到三轴试验机上进行力学实验，且转移过程中对粗粒土三轴试样的扰动程度难以控制，大大限制了粗粒土三轴试验的速度与制样质量控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有饱和、转移试样功能的旋压式粗粒土三轴实验制样器及制样方法，解决了现有的饱和速度较慢、制样步骤限定在三轴压力试验机上进行，即同时制备试样数量单一且无法转移粗粒土试样，无法精准控制试样密度的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种具有饱和、转移试样功能的旋压式粗粒土三轴实验制样器，包括反力架底座、试样帽和制样桶底座，其特征在于：所述反力架底座的上端安装有凸台，所述反力架底座上开设有环形槽，所述反力架底座的上开设有多个均匀分布的连接螺孔，每个所述连接螺孔的内部通过螺纹连接有刚性反力柱，所述凸台的外侧套接有橡胶膜，所述橡胶膜的外侧套接有两个对称分布的环形止水夹，所述制样筒底座的外侧固定连接有制样筒，所述橡胶膜与所述制样筒接触，所述制样筒上设置有接缝，所述制样筒上固定连接有多个均匀分布的卡槽紧箍，所述卡槽紧箍的内部通过螺纹连接有紧箍螺栓。

进一步，所述三瓣式圆形制样筒的内部滑动连接有推头圆饼，所述推头圆饼的内部转动连接有螺纹旋压杆，所述螺纹旋压杆的外侧通过螺纹连接有反力架圆形盖板，所述反力架圆形盖板上开设有中心螺栓孔，所述反力架圆形盖板上开设有多个均匀分布的连接螺栓孔，每个所述刚性反力柱上均通过螺纹连接有两个对称分布的螺栓帽，所述三瓣式圆形制样筒的内部设置有两个对称分布的透水板，所述环形止水夹的上端的内部套接有试样帽，所述试样帽的一侧固定连接有抽气阀，所述试样帽上中心至抽气阀间开设有透气孔。