[发明专利]一种粗粒土大尺度单元体试样表面贯入综合试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其是一种粗粒土大尺度单元体试样表面贯入综合试验装置。

背景技术

对于公称上限粒径d<5mm的细粒土土工材料，常规CBR试验方法简单可行，且为土工结构填筑材料承载性能控制的基本控制指标，应用十分广泛。然而，针对土工结构粗粒土填料，常规CBR试验的DN150击实筒的试样尺寸，限制了贯入杆截面Φ50。两者尺寸特征，表明传统CBR方法更加适用于细粒土土工材料。尽管可以采用粗粒组修正或粗粒含量较低时(<5％)的剔除处理，但传统CBR方法用于粗粒土土工材料，极易导致试验数据离散或失真，亦或材料代表性降低。土工材料的另一个控制指标是土基回弹模量，作为材料刚度特征控制指标，应用十分广泛。目前，粗粒土胶凝材料回弹模量室内试验设备与方法，相对完善；散体材料一般采用现场原位测试方法，如广泛采用的K30板或K75板原位测试方法。土工粗粒散体材料的室内回弹模量测试，缺乏相应试验装置。

近年来港口、机场等大型基础工程建设中，经常遇到粗粒土填筑土工结构相关工程问题。近年来，南海岛礁吹填机场等工程建设中，珊瑚碎屑粗粒土工材料成为不可或缺与替代的土工结构填筑材料。然而，传统CBR试验和室内土基回弹模量试验存在上述问题，给粗粒土工材料控制带来困难，至今未能得到改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种粗粒土大尺度单元体试样表面贯入综合试验装置，能够适用于粗粒散体材料的承载性能与刚度特征的室内试验评价，且可为粗粒散体材料填筑土工结构的工程实践提供依据。

为解决上述技术问题，本发明提供一种粗粒土大尺度单元体试样表面贯入综合试验装置，包括：压力机顶板1、压力机底板2、压力环3、压力环传感器4、空腔贯入杆5、贯入位移传感器6、刚护筒7、击实筒8、粗粒土击实试样9、表面细砂找平层10、土工布褥垫11、四分刚性荷载板12；在压力机底板2上安装击实筒8和粗粒土击实试样9，在粗粒土击实试样9的两端安装刚护筒7，刚护筒7内安装四分刚性荷载板12，土工布褥垫11设置在四分刚性荷载板12底部，土工布褥垫11的另一面接触表面细砂找平层10，在四分刚性荷载板12形成的环状荷载板中孔中，安装空腔贯入杆5，空腔贯入杆5完整均匀接触表面细砂找平层10，空腔贯入杆5顶部设置压力环3，压力环3的上部连接压力机顶板1，压力环3的中部设置有压力环传感器4，空腔贯入杆5的两边设置有贯入位移传感器6。

优选的，压力环传感器4接入计算机采集系统和压力机液压油路控制系统，进行自动采集，控制压力机油路、贯入荷载加载荷载速率和变幅分级荷载加载幅值的伺服稳定。

优选的，贯入位移传感器6接入计算机采集系统和液压油路控制系统，控制压力机油路，进行位移速率控制和卸载、分级加载幅值伺服状态下的贯入变形稳定判别。

本发明的有益效果为：本发明采用既有的DN300表面振动击实仪、室内压力机和专门配置的压力机自控与自采系统，可以进行粗粒散体材料CBR值与土基回弹模量的室内试验，试样制备简单、操作方便灵活、分析方法规范、试验精度提高，具有良好的学术研究价值和工程应用前景。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图。

图2为本发明的荷载板结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种粗粒土大尺度单元体试样表面贯入综合试验装置，包括：压力机顶板、压力机底板、压力环、压力环传感器、空腔贯入杆、贯入位移传感器、刚护筒、击实筒、粗粒土击实试样、表面细砂找平层、土工布褥垫、四分刚性荷载板；在压力机底板上安装击实筒和粗粒土击实试样，在粗粒土击实试样的两端安装刚护筒，刚护筒内安装四分刚性荷载板，土工布褥垫设置在四分刚性荷载板底部，土工布褥垫的另一面接触表面细砂找平层，在四分刚性荷载板形成的环状荷载板中孔中，安装空腔贯入杆，空腔贯入杆完整均匀接触表面细砂找平层，空腔贯入杆顶部设置压力环，压力环的上部连接压力机顶板，压力环的中部设置有压力环传感器，空腔贯入杆的两边设置有贯入位移传感器。

一种DN300击实筒及其DN300刚护筒，协配了一种Φ100空腔贯入杆，可以适用于公称上限粒径20mm散体材料室内CBR试验和土基回弹模量试验。Φ100空腔贯入杆使用空腔的目的是，确保贯入杆组构刚度条件下，减轻贯入杆重量，使得其重量与一般贯入杆相当，不会因为截面大而重量大。