[发明专利]一种击锤式堆石料三轴试样制样装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木水利工程试验领域，尤其涉及堆石料三轴试验制样器及其使用方法。

背景技术

清洁能源占总能源的比重逐年提高，水电能源是清洁能源的重要组成部分。水力发电主要通过大坝蓄水实现，土石料和堆石料是坝基的重要施工材料，在工程施工中，通过夯实和碾压的方法使土石料达到其工程设计密度，密实土石料的抗剪强度是坝基稳定的重要参数，抗剪强度参数主要通过对缩尺后的土石料进行室内三轴试验获取。室内三轴试样以控制试样密度为指标，采用分层击实的方法制成。由于土石料是无粘性的散体材料，试样一般在三轴试验机上制作，制作完成后，进行三轴试验，这种试样制作方法降低了三轴试验机的利用率，延长了一组试验所需时间，同时采用分层制样时，每层试样击实高度不易准确测量，从而导致试样均匀性较差、密度离散性较大，以至于三轴试验结果的精度得不到保证，不能真实反映土石料的真实力学参数。由于自密实混凝土的兴起，堆石混凝土和胶结颗粒料成为一种新型环保的坝基材料，这种坝基的施工工艺是采用高性能自密实混凝土充填堆石料孔隙，坝基的基础材料从连续级配的土石料转变为级配不良的堆石料，胶结颗粒料的抗剪强度相对于堆石料的提高程度是选取自密实混凝土类型的重要参考指标，因此对堆石料进行三轴试验变得尤为重要。基于上述情况，迫切需要一种新型堆石料三轴试样制作装置及使用方法，以达到试样的均匀性高，密实度均一且能独立于试验机进行大批量制作试样的目的。

发明内容

本发明实施的目的在于提出一种击锤式堆石料三轴试样制样装置，利用所述装置的制样机构和击实机构，实现不同级配堆石料独立于三轴试验机进行试样制样的目的，提高试样制作效率和减少三轴试验时间，同时保证试样均匀性高，密度均一的目的。为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种击锤式堆石料三轴试样制样装置，包括：制样机构，包括对开模、套环、底座、透水板、透水石、橡胶套、O形环和真空泵，所述的对开模内部刻有螺纹状的凹痕，所述的透水板可嵌入底座的凹槽中；击实机构，包括击实锤，击实垫板、导向杆、测量杆、导向杆固定仪，测试尺，所述的导向杆和击实垫板通过固定于导向杆末端的金属球衔接。

优选地，所述的两片对开模上均有抽气导管且内壁刻有螺旋状的凹痕，利于橡胶套在真空泵抽气作用下紧紧吸附于制样筒内壁。

优选地，所述的两片对开模分别有凸形接口和凹形接口，凹形接口的尺寸略大于凸形接口，且凹形接口内含有一层弹性密封垫片。

优选地，所述的透水板和透水石的直径相同，透水板下端直径略小于底座凹槽的直径。

优选地，所述的橡胶膜比普通的橡胶膜长8cm，实现橡胶膜在制样完成后可以分别固定与上、下两块透水板上。

优选地，所述的击实锤导向杆和击实垫板通过固定于导向杆末端的金属球衔接，金属球的直径大于导向杆的直径。

优选地，所述的测量杆为高刚度金属杆，杆头为针状，一端通过螺栓固定于导向杆，一端指向高度测试尺。

优选地，所述的测试尺在竖直方向可调节高度，每次击实都从0刻度开始，易于读数。

本发明还公开了上述击锤式堆石料三轴试样制样装置的使用方法，包括以下步骤：

a、将底座放于水平平面上，把透水板放置于底座凹槽中，将透水石放于透水板上，将橡胶膜套至透水板底部，用O形环把橡胶膜固定于透水板上，组合对开模，并用套环将对开模密封，把伸出制样筒外部的橡胶膜翻至制样筒外壁并用O形环固定，用橡胶管连接抽气导管和真空泵，抽取空气使橡皮膜紧紧依附于制样筒内壁；

b、将按一定质量并均匀搅拌的堆石料装入橡皮膜内，放入导向杆与击实垫板组合体以及击实锤，用定位仪固定导向杆位置，调节测试尺高度使击实测量杆指向0刻度线，使用击实锤击实堆石料，当测量杆指向设定的高度时停止击实；

c、重复步骤b直至试样高度达到试验要求，在试样顶部放入透水石和透水板，把击实锤放在透水板表面，停止抽真空，取下制样筒外部的O形环，并用O形环把橡胶膜固定于透水板上；

d、试验完毕，按组装相反顺序依次拆除部件并妥善保管堆石料三轴试样。

与现有堆石料三轴试样制作方法相比，本发明具有如下优点：