[发明专利]室内空心圆柱重塑粘土试样压缩制备装置及其方法

说明书

本发明公开了一种室内空心圆柱重塑粘土试样压缩制备装置及其方法。外固结筒、内固结筒嵌套固定于排水底座上，两者夹持形成一个用于放置粘土空心圆柱试样的圆环状空间；圆环状空间的上下两个横截面上分别设有圆环状的上排水板和下排水板；圆环状空间底部的排水底座上以及内固结筒的筒壁上均设有若干个通孔；所述的压力加载结构的着力点位于上排水板上，用于对上排水板施加向下的压力。本发明提供一种空心圆柱重塑粘土压缩制样的装置，可一次性直接制作完成用于试验的不等向固结空心圆柱重塑粘土，无需试样的二次制样，可减小试样的扰动和浪费，操作简单方便，提高空心圆柱重塑粘土制作效率。同时，采用重量加压方式，无需消耗电能。

技术领域

本发明属于试验装置领域，具体涉及一种室内空心圆柱重塑粘土试样压缩制备装置及其方法。

背景技术

空心圆柱扭剪仪可以对空心圆柱试样施加独立控制的轴力、扭矩和内、外压力，从而可以实现大主应力方向旋转等实际工程中常见的复杂应力路径，已在土工试验中得到较广泛的应用。目前空心圆柱重塑粘土试样的制备主要采用真空固结预压的方法制备成较大的方块形(如专利号为200920106559.7的实用新型)或圆柱形重塑粘土块(如专利号为201020558288.1的实用新型)再切削成空心圆柱试样或直接真空预压成空心圆柱形(如专利号为201410099598.4的发明专利)。对于较大的重塑粘土块由于粘土的渗透性差，泥浆的排水路径较难保证，制备的重塑土样均匀性较难保证。真空压力受真空泵功率的限制能施加的预压压力值范围较小，真空度、密封性也较难保证，制备的重塑土样含水率较高，强度较低，影响后期试验使用。真空预压制备的试样为等向固结试样与实际工程中土体K₀不等向固结的受力状态不同。而土工试验中一般需要更真实地模拟土体在实际工程中的受力状态，目前急需一种能够压缩制备不等向固结粘土试样的装置。

发明内容

本发明的目的在于解决现有空心圆柱重塑粘土试样制备技术中存在的问题，并提供一种室内空心圆柱重塑粘土试样压缩制备装置。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

室内空心圆柱重塑粘土试样压缩制备装置，包括外固结筒、内固结筒、排水底座、上排水板、下排水板和压力加载结构；所述的外固结筒、内固结筒嵌套固定于排水底座上，两者夹持形成一个用于放置粘土空心圆柱试样的圆环状空间；圆环状空间的上、下两个横截面上分别设有圆环状的上排水板和下排水板；圆环状空间底部的排水底座上以及内固结筒的筒壁上均设有若干个通孔；所述的压力加载结构的着力点位于上排水板上，用于对上排水板施加向下的压力。

上述装置的基本原理是将粘土浆液灌注于外固结筒、内固结筒夹持形成的圆环状空间内，并通过压力加载结构对浆液施压，使其中的水分通过底座上以及内固结筒筒壁上的通孔排出，实现粘土试样的制备。

作为优选，所述的压力加载结构由加载支架和加载砝码组成，加载支架下部为若干条与上排水板相连的支撑杆，上部为用于放置加载砝码的平台。该装置采用施加砝码荷载的形式对置于两层圆筒间的泥浆加压排水固结直接制备成K₀不等向固结的空心圆柱重塑粘土试样，不需要抽真空，因此不需要消耗电能。

作为优选，所述的排水底座上设有一个圆环状的固定卡槽，固定卡槽上设有若干个连接所述的圆环状空间内外两侧的通孔，用于排出圆环状空间内的水；固定卡槽的圆环外径与外固结筒的内径一致，固定卡槽的内径与内固结筒的外径一致，外固结筒、内固结筒通过螺纹可拆卸式固定于固定卡槽上。可拆卸式的设计使得各部件在使用完成后可直接拆卸，便于试样的取出及装置的清洗。

进一步的，所述的固定卡槽上表面设有若干个螺孔，用于固定下排水板。

作为优选，所述的外固结筒外侧环绕有若干条外壁加强纤维，以增强外壁强度。

作为优选，所述的内固结筒底部的排水底座上设有通孔。该通孔可使排出的泥水顺利流出装置外，无需进行抽吸。