[发明专利]一种标准重塑土样双向压样装置及方法

说明书

本发明公开了一种标准重塑土样双向压样装置及方法，包括底座与上部固定平台，底座与上部固定平台之间由反力架连接。上部固定平台的中心处设置有竖直向下的上电动推杆，底座的中心处设置有竖直向上的下电动推杆，上下电动推杆与制样筒的中心在一条直线上，上部固定平台和底座上均设置有电动推杆所需的适配器和开关与速度控制器。反力架中间部位设置有与上部固定平台平行的制样筒固定平台，该平台上固定装有不锈钢制样筒，不锈钢制样筒的上部与下部设置限位堵头，对不锈钢制样筒内壁进行磨光处理，该装置可实现对土样的上下面同时进行压实，降低了不锈钢制样筒与土样之间摩擦的影响，可以压制出结构相同、密度均匀和脱模损失最小的标准重塑土样。

技术领域

本发明涉及土工试验技术领域，具体涉及一种标准重塑土样双向压样装置及方法。

背景技术

近些年，我国的基础设施建设进入了一个前所未有的新阶段，既有三峡大坝、纵横高速铁路网和港珠澳大桥等一批高难度技术的超级工程，也有各种市政建设中超大型深基坑开挖等基础工程。不论是高难度技术的超级工程还是错综复杂的地下空间工程都需要建立在岩土体上，这就是所谓的基础不牢地动山摇的道理。岩土体的受力特性及其极限强度是这些工程首要面临的问题，只有解决好岩土体地基基础的问题，才可以建造出各种安全稳定的基础设施。要研究地基基础的安全与稳定，必须对岩土体进行现场和室内试验研究，室内测试岩土的力学特性和强度试验最主要的实验设备是各种三轴试验仪器，比如，静三轴、动三轴和动单剪等仪器。由于土体本身所具有的多相性和不均匀性，加上原位测试试验的成本较高，有时候更需要排除土力学性质的其它影响因素，比如结构性和各向异性等，这就意味有必要将现场取回的岩土制成各向同性的重塑土样再进行试验，为保证试验数据的可比性，必须使制备的试样满足结构相同和密度均匀的要求，这在很大程度上将依赖于所采用的制样设备及方法。根据国家土工试验规程，制备重塑土样需要严格控制其密度，以保证平行试验数据可重复性的要求。传统重塑土样的制备方法采用分层击实法或分层压实法，这类方法存在各层土的实际击实能量差异较大，在精确控制土样均匀性方面有着较大的不足和难度。本文就如何制备满足三轴类仪器所需的高精度圆柱形重塑土样进行了制样工具的设计，更好的解决了试验土样结构统一和密度均匀的问题。

室内常见的制样方法包括击实法和压样法，但它们具有如下主要缺陷：(1)手动击实，击实计数容易出错，很难控制每层采用土样获得相同的能量进行击实；(2)每层土之间需要刮毛，刮毛的深度和位置的不均将引起层间衔接不均匀，由于击实能量不同，仍然出现层与层间的密度不同；综上所述，击实法和压样法很难保证一批试样具有相同的结构和均匀的密度。

又如中国专利公开号：CN207600815U，授权公开日：2018.07.10，发明名称为“双重压缩土样制备装置”，该申请案中公开的双重压缩土样制备装置虽然设置了上压件和下压件，但是实际上上压件只能通过调节上下位置限制土样向上移动，并不能对土样起到主动施压的作用。在实际操作中，如此制出的试样，由于试样与制样筒之间的摩擦力较大，导致下部的液压力在传到中上部时已经减小了很多，所压制出的试样在中上部的位置处存在很多气孔，导致制出的试样在中上部的密度不能满足测试的要求，而且上述专利在压制过程中是将土样按质量平均分成三份分三次进行压制，如此操作在对试样进行实际测试中，压制好的试样通常会在分层处表现出界面效应，从而不能体现出均匀试样的力学性能。

发明内容

本发明解决了现有技术存在的制备出的重塑土样结构不相同和密度不均匀的问题，提供一种标准重塑土样双向压样装置及方法，其应用时能够制备出结构相同、密度均匀的重塑土样的制作装置，以制备满足土工试验规程要求的结构相同、密度均匀且不受人为因素影响的高质量重塑土样。

本发明通过以下技术方案实现：