[实用新型]一种饱和黏土的真空制样装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土工实验技术，尤其涉及一种室内饱和黏土试样的制备装置。

背景技术

饱和黏土在环境变化和外荷载作用下的响应所导致的工程问题非常突出，通过试验研究、合理确定饱和黏土的变形与强度特性及其工程参数是黏土地基上工程建设中的关键问题之一。通常获取原状黏土试样花费较大，而且在土工试验与分析中存在许多问题，主要是土样成份不均一，可比较性差，而且一般很难得到饱和土样，试验时需要对试样进行真空处理使其饱和，经过如此处理的试样很难反映实际，而对于实际的非饱和土样目前无论在实验技术还是计算理论方面尚处于探索阶段。因此，对利用实验室试样制备技术人工制备的土样进行试验研究，是目前探索饱和黏土的变形与强度特性的一种途径。

目前所采用的饱和黏土制样技术主要有两种：（1）泥浆加压固结制样法：该方法通过空气压力机施加压力，使土样进行固结，排水一直持续74hr，然后挤压到薄壁不锈钢桶中，通过蜡封保持含水率储藏。所采用的这种制样方法主要存在以下缺点：① 加荷装备比较笨重，而且不能制备体积较大的土样，否则不能保证固结的均匀性。② 操作比较复杂，操作中进入泥浆的气泡不易排出，土样的饱和程度不易满足要求。（2）真空预压制样法：《水运工程》1997年第12期文献《室内真空预压制备土样的技术及应用》中闫澍旺等设计了室内真空预压粘土制样方法，其优点是，与泥浆加压固结法相比，固结时间缩短，能够制备比较均匀样品，泥浆中气体相对容易抽出。而其缺点是，① 由于真空度约80kPa，泥浆中的气体难以完全抽出，所制成土样的饱和程度不高；② 抽吸设备仅安置在泥浆上部，不能制备厚度较大的土样，否则土样固结将不均匀，而且制样过程中停泵，泥浆中的水下渗至底部，容易造成土样含水率差别较大。③所制备的土样不能在实验机上直接使用，需采用取土器取样而造成扰动。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构轻巧、操作方便、制样历时短、饱和程度高且能够重复利用的饱和黏土的真空制样装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种饱和黏土的真空制样装置，其关键技术在于：其包括制样器以及至少一套抽真空装置；所述抽真空装置包括蓄水槽和真空泵，所述真空泵经压力管与蓄水槽连通，所述蓄水槽经压力管与制样器连通； 

所述制样器为一双层筒体结构，其包括外壁、与外壁为一体结构的内壁以及密封盖，所述外壁与内壁之间形成的空腔为反滤层空腔，由内壁围成的空腔为土样腔，所述土样腔的上部设有可移动的密封活塞，所述内壁的中下部设有滤水孔；

所述反滤层空腔内设有反滤层，在反滤层空腔内设有至少3套滤水管，所述滤水管经压力管与滤水槽连通，所述滤水管上设有多个圆孔；

所述蓄水槽上设有真空表，所述制样器上面设有阀门。

优选的，所述反滤层由内层和外层构成，内层为直径1~2mm的粗砂，1~1.5mm和1.5~2mm粗砂的质量比为2：1；外层为直径2~3mm的砾石，2~2.5mm和2.5~3mm砾石的质量比为1：1。

优选的，所述滤水管环绕内壁、且紧贴外壁从上到下设置3套。上、中、下三套滤水管距密封盖的距离分别为150㎜、75㎜、0㎜；

所述滤水管为PVC管或钢管，直径为20mm，所述圆孔的直径为1mm，所述圆孔沿管长方向间距为10mm，环向间隔角度为45°。

优选的，所述抽真空装置设置2套，3套滤水管两侧各借助一个四通分别与蓄水槽经带阀门的压力管连通。

优选的，所述滤水孔为均匀分布的直径0.8mm的圆孔，滤水孔沿土样腔的高度方向间距为2mm，环向间隔角度为15°。

以上所述的制样装置的制样方法如下：

 (1) 配制泥浆

配制的泥浆的含水率在液限的1.2~2.5倍，取研究区黏土或人工配制黏土，将其烘干、碾碎后，过1mm的土工筛，去除颗粒较大的石子、树根等杂物，加一定量的水浸泡3~5天后，用搅拌机搅拌均匀，配制成含水率合适的泥浆；

加水质量的计算方法按式：                                                计算，

式中m_w为加水的质量；m_s为烘干土的质量；w_L为黏土的液限；

(2) 连接管路

将制样装置中的压力管与蓄水槽、真空泵、制样器连接好，保持管路畅通；