[发明专利]一种松砂制样设备及方法

说明书

一种松砂制样设备，包括三轴仪的试样顶帽、带通气内纹三瓣膜和试样底座，带通气内纹三瓣膜内壁放置乳胶膜，带通气内纹三瓣膜外壁贴一层保鲜膜，压力室圆筒的通气内纹通过可拆卸地方式连接到真空泵，抽真空之后乳胶膜与带通气内纹三瓣膜内壁完全贴合形成制样仓；试样顶帽和试样底座与试样之间均依次放置滤纸和透水石，乳胶膜上下端分别固定在试样顶帽和试样底座上；试样顶帽带有多个孔隙通道都连接到一个可联通式密封堵头的侧部通道；试样底座内部有两个L型孔隙通道，其侧壁的孔隙通道出口分别接可联通式密封堵头和球阀。本发明能够制备指定尺寸与相对密度的砂类土重塑样，尤其对制备松散状态的砂类土试样有明显优势。

技术领域

本发明涉及一种松砂制样设备及方法，属于土木工程土工试验领域。

背景技术

三轴仪是现有土工试验中研究砂性土力学特性最常用的试验仪器，能够较真实的反应土的实际力学特性，可在各种条件下研究土样的力学特性。在三轴试验过程中砂性土试样的制备是用传统的对开模或者承膜筒装在压力室上制备砂性土样。

但是，采用上述传统的砂样制备装置和方法制备的砂土试样，特别是当砂土是松砂、粉土、砂粉、粉质细砂、砂砾土等多种无粘性土时，往往需要再对试样进行其他的处理或修正方可保证试样制备(尤其可保证松散密实状态无粘性土试样)径向尺寸的一致性，进而保证试样在试验过程中受力的均匀性，目前松散状态无粘性土试样存在不能成型且不能达到指定密实状态问题。

现有常规制样方法为《土工试验规程》(SL237-017-1999)所述制样方法，具体流程如下：

(1)在GDS循环三轴仪试样底座两侧的孔隙通道出口分别接可联通式密封堵头和球阀，球阀阀门关闭；在试样顶帽侧壁孔隙通道出口接接可联通式密封堵头；然后将透水石放置在试样底座上，放上滤纸。

(2)乳胶膜通过O型圈固定试样底座上；将不带带通气内纹三瓣膜(现市场所量产的三瓣膜不带通气内纹，且没有V型卡槽，也没有联通通气内纹和外壁的通道)直接与GDS循环三轴仪的试样底座拼装。

(3)利用喉箍将带常规三瓣膜箍紧，将乳胶膜超出常规三瓣膜的部分外翻在不带通气内纹三瓣膜外壁上部，然后在制样仓内装样。

上述现有方法的缺点是：乳胶膜与常规三瓣膜不能完全贴合，不能形成标准的圆柱型制样仓。且不赋予负压，制备试样不能达到制定试样尺寸和密实状态，且直径从上至下变化显著，使得试样受力不均，严重影响试验结果。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种松砂制样设备及方法，不仅能够保证试样直径上下的一致，还能保证制备松散状态试样的均匀性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种松砂制样设备，包括三轴仪的试样顶帽、带通气内纹三瓣膜和试样底座，三者自上而下组配在一起；带通气内纹三瓣膜内壁放置乳胶膜，带通气内纹三瓣膜外壁贴一层保鲜膜，带通气内纹三瓣膜的通气内纹通过可拆卸地方式连接到真空泵，抽真空之后乳胶膜与带通气内纹三瓣膜内壁完全贴合形成制样仓；带通气内纹三瓣膜外壁贴一层保鲜膜；试样顶帽和试样底座与试样之间均依次放置滤纸和透水石，乳胶膜上下两端分别通过O型圈Ⅰ和O型圈Ⅱ固定在试样顶帽和试样底座上；试样顶帽带有多个孔隙通道，且都连接到一个可联通式密封堵头Ⅰ的侧部通道；试样底座内部有两个L型孔隙通道，试样底座侧壁的孔隙通道出口分别接可联通式密封堵头Ⅱ和球阀。

一种松砂制样方法，包括如下步骤：

1)将透水石Ⅱ放置在试样底座上，放上滤纸Ⅱ，再把乳胶膜通过O型圈Ⅱ固定试样底座上；

2)将带通气内纹三瓣膜与试样底座拼装，在带通气内纹三瓣膜外壁均匀的喷上水，然后在带通气内纹三瓣膜外壁贴一层保鲜膜；

3)利用喉箍将带通气内纹三瓣膜箍紧，使得三个V型卡口贴合；