[发明专利]分块制备试验土体的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分块制备试验土体的装置和方法，用于实验室研究的粘性土体的制备。

背景技术

土木工程施工中目前多采用夯实机对土体进行分层夯实，使土体达到预期密实度和含水率。但是在对精确性要求更加严格的实验室研究领域，使用夯实机夯实的土体密实性和含水率通常不均匀，相邻位置的土体在夯实过程中会产生互相影响，不能满足精确的试验要求。中国专利文献号ZL201010101165.X，记载了一种大尺寸模型试验土体的制备方法，能够满足一般试验模型的要求。但该方法操作复杂，且依然需要使用振实机械，人工操作误差较大，不能很好满足实验室研究的土体制备要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种分块制备试验土体的装置和方法，该方法能得到符合预期密实度和含水率的试验土体，其土体的密实性和含水率误差小。

为了解决上述技术问题，本发明提供的分块制备试验土体的装置，包括横截面为矩形、方筒状的钢套筒、矩形的钢底板、矩形的钢压板和钢索，所述钢压板的矩形截面小于钢套筒的横截面，在制备试验用的成品土时，所述钢套筒放在钢底板上，所述钢套筒内设有原状土，所述钢压板用于压缩钢套筒内的原状土，所述钢索由一根主索和四根分索组成，所述主索的上端部打结成圈状，可直接套在吊车的吊钩上，所述主索的下端部与每根分索的上端部连接，所述每根分索的下端部连接一个钢套钩，所述钢底板四边的中间位置处分别设有可与钢套钩连接的底板套圈，所述钢底板的四角处分别设有对钢套筒进行定位的定位标识，所述钢套筒的四个内侧面上分别设有一条刻度线，所述钢套筒的四个外侧面上分别固定一个用于对所述分索进行定位的钢索定位槽和两个可与钢套钩连接的套筒套圈，所述钢压板的四角处分别设有可与钢套钩连接的压板套圈，所述钢套筒的底部设有两个滚轮，所述两个滚轮通过一根轴杆连接，所述两个滚轮分别通过一个支架连接在钢套筒的任意一个外侧面，所述滚轮的半径与滚轮轴心到钢套筒底面的距离相同。

优选地，所述钢套筒的横截面为正方形，所述钢底板和钢压板的截面均为正方形。

优选地，所述钢套筒内侧面喷涂油漆。

优选地，所述每条刻度线从高于钢套筒底面一个钢压板的厚度处，开始标数，由下到上标。

优选地，所述钢索定位槽为凹槽。

优选地，所述钢压板通过液压千斤顶进行加载，所述钢压板的中间设有和液压千斤加载头进行对中的对中标识，所述钢压板焊接在液压千斤顶加载头上，或者直接盖在钢套筒内的原状土上。

优选地，所述底板套圈、套筒套圈和压板套圈分别由半圆短钢筋焊接在钢底板、钢套筒和钢压板上。

本发明还提供了一种分块制备试验土体的方法，其包括以下步骤：

1)根据需要制备的成品土计算要装入钢套筒的原状土的重量和用水量，以及成品土在钢套筒中的深度；

2)将钢底板平放在地面上，再将钢套筒底面的四个角对准钢底板的四个定位标识放置在钢底板上；

3)将步骤1)计算出的原状土导入钢套筒，并将步骤1)计算得出的水浇在原状土上；

4)采用液压千斤顶对钢压板加载，使得钢压板对钢套筒内的原状土压缩，当钢压板的上表面至步骤1)计算出的成品土在钢套筒内的深度，即获得成品土，然后液压千斤顶卸载，卸载后，将主索的上端部套在吊车的吊钩上，将四根分索的四个钢套钩分别钩在钢压板上的压板套圈，利用吊车将钢压板从钢套筒内移出；；

5)将步骤4)中制备的成品土移至需要用土的试验坑内：取下套在压板套圈上的四个钢套钩，将四个钢套钩分别钩在四个底板套圈上，并将分索卡入四个侧面的钢索定位槽中，利用吊车将钢底板、钢套筒和成品土一齐吊到需要用土的试验坑内；

6)移走钢底板：钢底板在所述试验坑中落地后，取下套在底板套圈上的四个钢套钩，并将任意两个钢套钩分别钩在钢套筒同一侧面的两个套筒套圈上，吊车拉紧主索，向上起吊一定距离，然后将钢套筒倾斜至两个滚轮落地时，移走钢底板；

7)移走钢套筒：将钢套筒推至所述试验坑的预定位置，利用垫块固定滚轮后，吊车缓慢放松主索，使钢套筒四周落地，然后将四个钢套钩分别套在四个套筒套圈上，缓慢拉紧主索起吊钢套筒使成品土与钢套筒分离，分离后吊车将钢套筒吊走。

优选地，在步骤1)中，采用如下公式计算原状土的重量和用水量，以及成品土在钢套筒中的深度：

m₀＝ρV₀