[发明专利]一种静压法三轴试样制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种静压法三轴试样制备装置及方法，所述装置包括饱和器、压样活塞以及饱和器底板，还包括模具架和垫块，所述模具架包括模具架底座，其上设有模具架拉杆和用于固定支撑饱和器底板的固定杆，分别与饱和器的上下端配合组装的模具架上环和模具架底板可固定于模具架拉杆的任意高度位置、且模具架上环和模具架底板设有与饱和器内径相等的通孔，所述压样活塞上还设有直径大于模具架上环通孔直径的环形凸台。本发明通过增加或减少垫块的数量控制饱和器中可装入土的深度，实现均等地加深饱和器的深度，并用设有环形凸台的压样活塞静压，消除了人为因素造成的土面倾斜和各层厚度不等的缺点，提高了整个样品的均匀性与可靠性。

技术领域

本发明涉及土工试验设备及方法，具体涉及重塑土三轴试样的制备装置及方法。

背景技术

目前重塑土三轴试样常用的制备方法有固结法、击实法以及静压法，其中静压法是将一定质量的土体放入饱和器中，刮平土面后放上压样活塞，活塞上面刻有分层压入的控制线，施加静力将活塞压至每一层的刻度线与模具架上环齐平为止，因此每层高度的控制必须用肉眼瞄对刻度线，因而人为因素的影响较大，容易造成土面倾斜和各层厚度不等等缺点。现有技术中申请公布号为CN106610353A的发明专利申请公开了一种利用分层压实法制备三轴试验试样的装置，包括土样压实器、土样压实筒和限位模块，所述土样压实筒活动固定在土样压实器主体基座上的试样孔中，所述限位模块与土样压实器上的压锤活动固定，该发明虽然通过限位模块使得试样各层层厚均一、各土层相对密度均匀，但是该发明中包括高度不同的3种限位模块来实现对不同层的压实，不仅使整个装置零件繁多，而且在压制过程中频繁更换高度不同的限位模块也使得整个制样过程复杂，操作不便。另外还有申请公布号为CN104006992A的发明专利申请公开了一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置及制样方法，其装置的构成主要是：土样筒两端的外壁均与延伸筒内壁的卡槽套合，延伸筒非卡槽部位的内壁直径与土样筒的内壁直径相等；延伸筒及土样筒内套垫块套件，垫块套件的组成是：外垫块背面端的外周向外凸起形成盖沿，外垫块正面中心设有带螺纹的凸起；中间垫块背面中心有螺纹孔，正面中心有带螺纹的凸起，中间垫块有两个；内垫块背面设有螺纹孔，正面平整；外垫块、中间垫块、内垫块之间通过凸起与相应螺纹孔螺纹连接；内垫块、中间垫块高度为土样筒高度的1/5；内垫块与外垫块的高度之和减去盖沿厚度等于延伸筒非卡槽部位高度。虽然该装置通过外垫块、中间垫块以及内垫块制得的试样均匀性较好，但是整个装置过于复杂，不宜于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种使用方便，能够提高试样均匀性与可靠性的静压法三轴试样制备装置及方法。

本发明的静压法三轴试样制备装置，包括由筒形的饱和器、可与饱和器配合压样的压样活塞以及饱和器底板组成的模具，还包括可用来固定整套模具的模具架和可改变饱和器底板与饱和器相对位置的垫块，所述模具架包括模具架底座，其上设有模具架拉杆和用于固定支撑饱和器底板的固定杆，分别与饱和器的上下端配合组装的模具架上环和模具架底板可固定于模具架拉杆的任意高度位置、且模具架上环和模具架底板设有与饱和器内径相等的通孔，所述压样活塞上还设有直径大于模具架上环通孔直径的环形凸台，且所述垫块的上表面面积大于模具架底板通孔的面积。本发明通过在固定杆上、模具架底板与模具架底座之间增加或减少垫块的数量来改变饱和器与饱和器底板的相对位置，从而控制饱和器中可装入土的深度。在制样时，通过不断增加垫块数量，将称好的土样分次倒入饱和器中，然后通过压样活塞施加静压至压样活塞上的环形凸台被模具架上环顶住，即完成该层土样的压制，样品按照上述方法分五层制作。本发明的装置可实现均等地加深饱和器的深度，并用设有环形凸台的压样活塞静压，消除了人为因素造成的土面倾斜和各层厚度不等的缺点，增加了整个样品的均匀性与可靠性。

进一步，本发明的静压法三轴试样制备装置，所述垫块为长方体，其一侧开设有可供模具架底座上固定杆和模具架拉杆通过的U形口，从而方便地增加或减少模具架底板与模具架底座之间垫块的数量，操作方便。

进一步，本发明的静压法三轴试样制备装置，所述垫块设有4块、且高度为固定杆高度的五分之一。