氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)，該裝置為巖土工程制樣裝置，屬于巖土工程測量儀器制造技術(shù)領(lǐng)域，適用于制作大型重塑粘土試樣，尤其是空心扭剪試驗中的空心圓柱粘土試樣。
【背景技術(shù)】
[0002]土工測試是獲得土體物理力學參數(shù)的主要手段，中華人民共和國國家標準《土工試驗方法標準》(GB/T 50123-1999)是我國勘察、設(shè)計領(lǐng)域中關(guān)于土工測試的指導性規(guī)范。在土工測試中，試樣的獲取和制備是土工測試的第一步，同時也是最重要的一步，如果試樣制備不科學、規(guī)范，則之后測得的各種物理力學參數(shù)就缺乏可信性，并有可能對進一步的勘察、設(shè)計、施工起到誤導作用。同時，在科學研究方面，土體的室內(nèi)單元試驗對試樣的要求更高，一個制備科學、精良、規(guī)范的試樣往往是試驗研究成功的一半。
[0003]土體試樣一般包括原狀土試樣、擾動土試樣和重塑土試樣。在《土工試驗方法標準》(GB/T 50123-1999)中只是介紹了原狀土試樣和擾動土試樣的制作方法。重塑土是一種介于原狀土和擾動土之間的土樣，它是由擾動土而來，通過人工仿真的試驗用土。它的詳細定義可以表述為:重塑土是經(jīng)過人工有目的的塑造，具有仿真原狀土土體外觀基本特性的擾動土體結(jié)構(gòu)，是一種應用于某種測試目的的試驗土體。目前，基于以下兩個方面的原因，重塑土在土工測試中使用越來越頻繁:首先，在某些情況下，很難取得原狀土，或者獲取成本過高，而如果使用完全擾動土代替原狀土進行土工測試則會可能引起過大的測試誤差；其次，在科學研究中，經(jīng)常需要對測試結(jié)果進行對比，因此要求測試土樣具有較好的均勻性和可比性，而重塑土試樣的均勻性和可比性明顯優(yōu)于原狀土試樣和擾動土試樣。
[0004]同時，隨著土工儀器的發(fā)展，越來越多土工儀器需要特殊形狀的試樣，其中最具代表性的是空心扭剪試驗中所需的空心圓柱試樣。這種試樣體積較大，如果通過原狀土制作則十分繁瑣而且成樣困難，通過規(guī)范中建議的擊搗等方法制作則難以滿足飽和度、均勻性等方面的要求，因此亟需一種能夠直接制作空心圓柱樣的儀器，以滿足日趨增多的空心扭剪試驗要求。
[0005]超固結(jié)土的研究目前正在日益增多。天然的超固結(jié)土帶有很大偶然性和地域性，很難獲得，因此需要人工制作超固結(jié)土。之前人工制作超固結(jié)土需要在測試儀器中進行，花費大量時間，而且效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種排水更加順暢、具有可視性且實驗精度更高的氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提供了一種氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)，包括剛性透明套筒、底座和頂蓋，所述剛性透明套筒配置有豎向設(shè)置的豎向透水石，所述剛性透明套筒的上端與頂蓋的下表面上開設(shè)的上套筒槽插接并密封配合、下端嵌入底座上表面上的下套筒槽中并密封配合；隔氣端承板將頂蓋、剛性透明套筒和底座圍成的空間分隔為上部的氣室和下部的加載室，所述隔氣端承板下方配置有橫向透水石；所述隔氣端承板上固定連接一剛性連桿，剛性連桿通過頂蓋上的剛性連桿通孔向上伸出所述頂蓋，所述剛性連桿向上伸出的部分安裝上端承板，豎向剛性連桿與通孔動密封配合；所述外層剛性透明套筒的周圍設(shè)置有軸向夾緊構(gòu)件，軸向夾緊構(gòu)件向頂蓋和底座加持夾緊力促使剛性透明套筒被頂蓋和底座夾緊并固定；所述頂蓋上表面設(shè)有固定位移計和進氣孔，所述固定位移計的測量端抵在所述上端承板上，所述進氣孔通過閥門與加壓裝置相連；所述頂蓋上還設(shè)置有排氣孔和測壓孔，測壓孔通過閥門與氣壓測量裝置相連接，所述底座上以軸心為原點由內(nèi)而外依次分布有多個圓形排水槽，圓形排水槽由十字交叉排水凹槽分隔成四個部分，所述底座側(cè)部設(shè)置有孔壓測量孔、底板排水孔和底板備用孔，所述孔壓測量孔、底板排水孔和底板備用孔均與所述加載室導通，所述底板排水孔通過閥門外接導水管及孔隙水體積測量裝置；所述孔壓測量孔通過閥門外接孔隙水壓測量裝置，所述底座的圓形排水槽和十字交叉排水凹槽與所述底板排水孔導接。
[0008]本發(fā)明提供的氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)通過氣壓進行加載，加壓穩(wěn)定、均勻、可測、可控，避免了傳統(tǒng)砝碼加載方式易受外界干擾、繁瑣、可控性差等缺點，并且加載壓力可達1.6 MPa以上，有效解決了砝碼加載難于施加高壓的缺點；該儀器通過剛性透明套筒上內(nèi)嵌豎向金屬透水石作為豎向排水通道，克服了傳統(tǒng)固結(jié)設(shè)備排水通道單一、固結(jié)速度慢的缺點；該儀器的壓力腔剛性透明套筒，具有可視性，克服了傳統(tǒng)固結(jié)儀不可視的缺點。
[0009]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明第一種實施例提供的氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為圖1中的大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)沿底板中心線的剖視示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明第二種實施例提供的大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)沿底板中心線的剖視示意圖。
[0011]圖4為圖1中的底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖5為圖1中的頂蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖6為圖5的背面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖7為圖2中的帶有剛性連桿的隔氣端承板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖8為圖3中的帶有剛性連桿的隔氣端承板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖9為圖2中的外套筒、中套筒和內(nèi)套筒的組合狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖10為圖2中的圓形狀橫向透水石的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖11為圖3中的環(huán)形狀橫向透水石的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明的優(yōu)選的實例結(jié)合附圖詳述如下:
本發(fā)明為一種氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)，實施試驗過程中可根據(jù)要求制作不同形狀、尺寸的試樣。本發(fā)明可以制作大尺寸圓柱試樣，并可用于進一步制作較小尺寸的試樣，如真三軸試驗中的長方體試樣，動三軸實驗中的圓柱試樣等。同時本發(fā)明可以用來制作空心圓柱試樣，并經(jīng)簡單切割即可進行圓柱扭剪實驗。本發(fā)明實施例一為大尺寸圓柱試樣制作，實施例二為空心圓柱試樣制作。
[0020]實施例一
參見圖1、圖2、圖4、圖5、圖6、圖7、圖9、圖10所示，本發(fā)明提供的一種氣壓式大型重塑粘土制作及一維固結(jié)試驗耦合系統(tǒng)，包括剛性透明套筒、底座I和頂蓋2，所述剛性透明套筒配置有豎向設(shè)置的豎向透水石3，所述剛性透明套筒的上端與頂蓋2的下表面上開設(shè)的上套筒槽4插接并密封配合、下端嵌入底座I上表面上的下套筒槽5中并密封配合，上套筒槽4為圓環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)安放橡皮圈，所述下套筒槽5為圓環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)安放橡皮圈；隔氣端承板6將頂蓋2、剛性透明套筒和底座I圍成的空間分隔為上部的氣室和下部的加載室，所述隔氣端承板6下方配置有橫向透水石7，本實施例中剛性透明套筒為處于外圍的外套筒8，所述隔氣端承板6和橫向透水石7均呈與外套筒匹配的圓形；所述隔氣端承板6上固定連接一剛性連桿9，剛性連桿9通過頂蓋2上的剛性連桿通孔10向上伸出所述頂蓋2，所述剛性連桿9向上伸出的部分安裝上端承板11，剛性連桿9與剛性連桿通孔10動密封配合；所述外層剛性透明套筒的周圍設(shè)置有軸向夾緊構(gòu)件12，軸向夾緊構(gòu)件12向頂蓋2和底座I加持夾緊力促使剛性透明套筒被頂蓋2和底座I夾緊并固定，所述軸向夾緊構(gòu)件12包括四個手擰螺桿，螺桿穿過頂蓋2與所述底座I上對應的螺孔螺紋連接；所述頂蓋2上表面設(shè)有固定位移計13和進氣孔14，所述固定位移計13的測量端抵在所述上端承板11上，頂蓋2上方設(shè)置有頂蓋固定桿15，頂蓋固定桿15上橫向固定有水平桿件，所述固定位移計13設(shè)置于水平桿件上，所述進氣孔14通過閥門與加壓裝置相連，所述加壓裝置包括空壓機17和穩(wěn)壓器18，空壓機17通過管道與穩(wěn)壓器18相連，穩(wěn)壓器18通過管道與閥門相連，閥門安裝在頂蓋2的進氣孔14上，閥門為帶有旋轉(zhuǎn)按鈕的截止閥，可以控制氣流的接通與截斷狀態(tài)；所述頂蓋2上還設(shè)