礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器的製作方法
2023-07-12 18:35:41 2
專利名稱：礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於巖土力學三軸試驗試樣製備技術領域，具體涉及一種 礫石土大型三軸試驗砂芯加速排水新試驗方法的試樣成孔制樣器。
背景技術：
三軸儀是巖土力學研究最常規最重要的實驗設備之一。三軸試驗是測 定巖土材料的抗剪強度、應力應變關係的一種試驗。試驗方法是對三軸壓 力室中的圓柱形試樣，分別施加圍壓(即小主壓力q)和軸向應力q，測 定不同應力狀態下試樣軸向應變&和體應變S"至試樣破壞，求得試樣抗剪 強度和應力應變關係。
目前在建和已建的200m以上高土石壩中，超過70%是採用礫石土作為 心牆防滲料。因此，採用三軸儀等進行礫石土力學試驗，測試礫石土的抗 剪強度和應力應變關係是巖土力學試驗的重要內容。由於礫石土中存在大 量粗顆粒，要準確測定其強度及應力應變特性，應進行大型三軸試驗，然 而，由於砑、石土滲透係數小，大尺寸試樣的飽和及試驗過程中排水十分困 難，因此，礫石土的強度及應力應變特性試驗成為了巖土力學測試中難點 問題。試樣飽和、固結、剪切過程中排水不充分都會導致礫石土的三軸試 驗結果不真實。若要按傳統方法進行試驗，保證試樣飽和、固結、剪切過 程中排水充分，試驗周期將很長，無論是從大型三軸試驗儀設備性能還是 試驗時間上都是難以接受的，因此迫切需要對礫石土的三軸試驗方法進行 改進，但現有技術中尚無現成的新的試驗方法及相應的試驗設備。
實用新型內容
針對現有技術的上述不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種 礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器，它能在大型三軸試驗試樣中制 成所需要的小孔，使試樣飽和、固結、剪切過程中排水充分，從而提高試 驗的速度，並得到可靠的更接近真實的試驗數據。
本實用新型的技術方案是礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器 的制樣平臺為一水平試驗臺，沿中心軸線在制樣平臺之上依次設置有制樣 底盤、試樣成模筒；沿中心軸線在制樣平臺之下設置壓力頂升裝置；與壓 力頂升裝置頂部連接為一體的一組導杆垂直向上穿過制樣底盤伸向試樣成 模筒中。所述的導杆套接在固定導向盤之中，導杆頂端套接有活動導向盤。 所述的試樣成模筒的直徑為30cm,高度為60 cm。所述的一組導杆是直徑 為6mm的與試樣成模筒軸向平行的直導杆。所述的一組導杆為13根，在 直徑為30cm的試樣成模筒的圓形橫截面上均勻分布。所述的均勻分布是在 試樣成模筒的圓形橫截面上30cm直徑大圓的圓心設置1根導杆，與大圓 同心的10cm直徑小圓的圓周均勻分布4根導杆，與大圓同心的20cm直徑 中圓的圓周均勻分布8根導杆。所述的中圓上的8根導杆與小圓上的4根 導杆是均勻錯位分布的。所述的壓力頂升裝置是千斤頂、氣缸、液壓頂升 裝置、機械壓力頂升裝置。所述的導杆是不鏽鋼導杆、鐵導杆、鋼導杆、 鋁合金導杆。
本實用新型設計合理，結構簡捷，操作方便，成孔質量高，完全滿足 大型三軸新試驗方法的試樣成孔要求。
附圖1是本實用新型一實施例剖視結構示意圖； 附圖2是附圖1的A-A截面結構示意圖。
附圖中標記分述如下l一試樣成模筒；2—活動導向盤；3—礫石土；4一制樣底盤；5—螺杆；6—螺杆；7—制樣平臺；8—導杆；9一固定導向
盤；IO—固定導向盤；ll一壓力頂升裝置。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
及有關技術問題作進一步 詳細的描述。如前所述，現有技術中，由於礫石土滲透係數小，大尺寸試 樣的飽和及試驗過程中排水十分困難，因此，礫石土的強度及應力應變特 性試驗成為了巖土力學研究中難點問題， 一直未能解決。為此，本申請人 創造了一種新的試驗方法，即在大尺寸礫石土試樣中沿試樣軸向進行預先 成孔，在孔中灌砂形成砂芯，可以有效的提高試樣的飽和、排水速度。這 種方法是否可行的前提是，砂芯的設置對礫石土試樣的強度及應力應變特 性的改變有多大，試驗證明，孔的直徑、孔的數量、孔的布置方式及砂芯 的力學性與礫石土間的差異是決定礫石土試樣性質改變大小的主要因素， 經過多次試驗，本實用新型的這些參數取值是合理的，爍石土大型三軸試 驗砂芯加速排水方法試驗在工程上是可以接受的。
然而，要在直徑30cm高60cm的圓柱體試樣中形成直徑6mm且平行 於試樣軸向的多個均勻連續小孔，技術上是困難的，為此，本實用新型的 大型三軸試樣成孔制樣器。在制樣過程中，通過在成模筒中預置金屬導杆 後分層裝土、擊實，最後抽出導杆使試樣成孔。具體制樣方法如下
礫石土大型三軸試驗砂芯加速排水方法。在直徑30cm的圓柱體試樣中 形成若干個(13個)直徑6mm砂芯，將大大縮短排水距離，減小試樣的飽 和、排水時間。形成的砂芯試樣，砂芯的面積(或體積)置換率僅佔0. 52%, 試驗表明，砂芯的設置對礫石土試樣的強度及應力應變特性的改變不大， 砂芯加速排水方法使礫石土大型三軸試驗成為可能。
本實用新型的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器如圖1所示。三 個導向盤2、 9、 10、制樣底盤4及千斤頂11共同確定導杆8在試樣成模筒
6l中空間位置，分層制樣的步驟如下未安導向盤2時填入鬆散的礫石土， 安導向盤2，擊實，擊實過程中導杆8隨土體壓實而下移，保證導杆8上端 與導向盤2上表面平齊，擊實至要求的密度後取出導向盤2，用千斤頂11 將導杆8頂到要求的位置，填入下一層礫石土3，重複上述步驟，至試樣分 層裝土擊實完成。然後將導杆8從試樣中拔出，在形成的空洞中填築標準 細砂，並壓密。試樣制樣完成。
權利要求1、一種礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器，其特徵在於本制樣器的制樣平臺(7)為一水平試驗臺，沿中心軸線在制樣平臺(7)之上依次設置有制樣底盤(4)、試樣成模筒(1)；沿中心軸線在制樣平臺(7)之下設置壓力頂升裝置(11)；與壓力頂升裝置(11)頂部連接為一體的一組導杆(8)垂直向上穿過制樣底盤(4)伸向試樣成模筒(1)中。
2、 根據權利要求1所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器， 其特徵在於所述的導杆(8)套接在固定導向盤(9、 10)之中，導杆(8) 頂端套接有活動導向盤(2)。
3、 根據權利要求1所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器， 其特徵在於所述的試樣成模筒(1)的直徑為30cm，高度為60cm。
4、 根據權利要求1所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器， 其特徵在於所述的一組導杆(8)是直徑為6mm的與試樣成模筒(1)軸 向平行的直導杆。
5、 根據權利要求1所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器， 其特徵在於所述的一組導杆(8)為13根，在直徑為30cm的試樣成模筒(1)的圓形橫截面上均勻分布。
6、 根據權利要求5所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器， 其特徵在於所述的均勻分布是在試樣成模筒(1)的圓形橫截面上30cm 直徑大圓的圓心設置1根導杆(8)，與大圓同心的10cm直徑小圓的圓周 均勻分布4根導杆(8)，與大圓同心的20 cm直徑中圓的圓周均勻分布8 根導杆(8)。
7、 根據權利要求6所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器， 其特徵在於所述的中圓上的8根導杆(8)與小圓上的4根導杆(8)是均勻錯位分布的。
8、 根據權利要求1所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器，其特徵在於所述的壓力頂升裝置(11)是千斤頂、氣缸、液壓頂升裝置、 機械壓力頂升裝置。
9、 根據權利要求1所述的礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器， 其特徵在於所述的導杆(8)是不鏽鋼導杆、鐵導杆、鋼導杆、鋁合金導 杆。
專利摘要本實用新型公開了一種礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器，屬於巖土力學三軸試驗試樣製備技術領域。礫石土大型三軸加速排水試樣成孔制樣器的制樣平臺為一水平試驗臺，沿中心軸線在制樣平臺之上依次設置有制樣底盤、試樣成模筒；沿中心軸線在制樣平臺之下設置壓力頂升裝置；與壓力頂升裝置頂部連接為一體的一組金屬導杆垂直向上穿過制樣底盤伸向試樣成模筒中。導杆套接在導向盤之中，導杆是直徑為6mm的與試樣成模筒軸向平行的直導杆。一組導杆為13根，在直徑為30cm的試樣成模筒的圓形橫截面上均勻分布。本實用新型設計合理，結構簡捷，操作方便，成孔質量高，完全滿足大型三軸新試驗方法的試樣成孔要求。
文檔編號G01N3/00GK201429536SQ20092008718
公開日2010年3月24日 申請日期2009年7月6日 優先權日2009年7月6日
發明者丁紅順, 姜景山, 孔憲勇, 左永振, 程展林 申請人:長江水利委員會長江科學院