[发明专利]一种时控式保温型重塑试样制备装置及方法

说明书

本发明公开了一种时控式保温型重塑试样制备装置，土样制备箱与恒温水箱连接，实现了土样制备箱在制样过程中保持恒温的目的；土样制备箱与真空泵连接，实现了土样制备箱内部真空度实时控制的目的；土样制备箱下部呈圆锥状，实现了利用重力作用将水汇集到锥形顶点排水的目的；土样制备箱内部采用开孔波纹管排水，实现了适应固结变形、增加排水路径、减小制样时间的三重作用。一种时控式保温型重塑试样制备方法包括以下主要步骤：配置泥浆，保温水箱加水，组装土样制备箱，倒入泥浆，扎紧敞口塑料袋和塑料薄膜，保温土样制备箱，抽真空。本发明有效克服了真空固结法制样时间长、制样不均匀的缺点，同时一次性可制备多个试样，提高了制样效率。

技术领域

本发明涉及岩土工程试样制备领域，尤其是一种时控式保温型重塑试样制备装置及方法。

背景技术

在岩土工程技术领域中，为了得到土的物理力学指标，常需对土样做室内试验。目前岩土工程室内试验所用试样分为2种：原状试样和重塑试样。原状试样能够得到与现场比较一致的技术指标，是室内试验最理想的选择。但由于原状试样取样复杂、保存不便、代价较高等问题，实际试验中多采用重塑试样。制备重塑试样常用的方法有2类：击实法和固结法。击实法是将试样分为质量相同的小份，分层击实到指定尺寸。击实法具有土样不均匀、试样容易包裹空气等缺点。早期的固结法是将风干土加蒸馏水制成泥浆，倒入制样筒，在三轴仪中固结获得饱和试样。这种方法具有制样繁琐、对设备要求较高、固结时间较长的缺点。

近年来，真空固结法因其操作简单、对设备要求较低等优点，在制备重塑试样中得到越来越广泛的应用。目前采用真空固结法制备重塑试样的专利主要有中国专利ZL200920106559.7、ZL201410216203.4。前者排水路径相差很大，固结后的土样不均匀；后者虽然排水路径相差不大，但是由于土样与容器壁之间接触面积较大，容器壁的边界效应会使土样固结不均匀。同时，二者都具有制样时间长的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种制样时间短、制样均匀的时控式保温型重塑试样制备装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种时控式保温型重塑试样制备装置，包括恒温水箱、土样制备箱、抽滤瓶、电子秤、真空泵和时控开关，恒温水箱的出水口与土样制备箱的进水阀门连接，恒温水箱的进水口与土样制备箱的出水阀门连接，土样制备箱的抽水阀门与抽滤瓶顶部的通孔连接，抽滤瓶侧面通孔与真空泵的抽气口连接，真空泵通过导线与时控开关连接，土样制备箱的有机玻璃容器内腔通过进水阀门和出水阀门与恒温水箱连接，土样制备箱内设有滤管，土样制备箱底部设有透水编织袋包裹的细砂，透水编织袋上铺设一层土工布，土样制备箱通过抽水管与抽滤瓶连接，抽滤瓶通过真空管与真空泵连接，时控开关控制真空泵的启停。

所述土样制备箱的有机玻璃容器壁内侧紧贴敞口塑料袋，下端折叠2cm塞入土工布与透水编织袋之间，上端在抽真空时用橡皮筋扎紧。

所述土样制备箱的土工布上方设有有机玻璃板，有机玻璃板恰好将位于有机玻璃板和有机玻璃容器壁之间的敞口塑料袋和土工布夹紧，尽可能减少水不经土工布渗漏下去。

有机玻璃板上嵌有8根滤管，滤管由内部填充PP棉、外部用滤布包裹、钻有圆孔的波纹管组成。

所述土样制备箱的有机玻璃容器壁外侧和顶部紧贴一层塑料薄膜，在抽真空时用橡皮绳扎紧。

所述时控式保温型重塑试样制备装置的成样方法包括以下步骤：

(1)将现场取得土样风干，碾碎，过2mm的筛，加水配置成含水率为100％的泥浆，浸泡24小时；

(2)向恒温水箱加水至2/3处，打开水箱电源开关，使水温保持在60℃左右；

(3)将透水编织袋包裹的细砂放置在土样制备箱的圆锥体中，表面平整；