[发明专利]一种大三轴试验用碎石芯复合试样的制备装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种大三轴试验用碎石芯复合试样的制备装置及制备方法，其装置包括轴向加载框架、传压机构、承样机构和提杆；承样机构包括用于装载软黏土的成型筒、用于装载碎石芯的多孔钢内管以及支撑底座，所述多孔钢内管设于成型筒内部，所述支撑底座设于成型筒下方，所述传压机构位于成型筒上方，所述支撑底座和传压机构内部分别设有与成型筒相连通的下排水通道和上排水通道；提杆连接于支撑底座下方，所述轴向加载框架包括设于传压机构上方的压板，提升所述提杆时，传压机构将来自压板的压力传递至承样机构，使碎石芯和软黏土预固结。本发明解决了现有的大三轴试验用含碎石芯软黏土复合试样预固结耗时费力、制作困难、效率低的问题。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种大三轴试验用碎石芯复合试样的制备装置及制备方法。

背景技术

碎石桩是以碎石为主要材料制成的复合地基加固桩，近年来，碎石桩在工程中被广泛应用于软弱地基的加固、堤坝边坡加固等方面。对于软黏土、填土地基，碎石桩的加固机理以置换作用为主，兼有不同程度的挤密和促进排水固结的作用。

为了研究碎石桩复合地基的力学性质和桩土相互作用机理，需要对含碎石芯软黏土复合土样进行三轴压缩试验，为工程的设计和施工提供参考。对于取原状土困难的工程，试验室通常采用制备重塑土的方法来进行近似模拟。由于小三轴试验和中三轴试验的含砂芯复合试样具有较明显的缩尺效应，采用大三轴试验则可减小尺寸效应的影响。在现有技术中，通常先利用固结仪或自制固结装置制成小、中三轴尺寸的重塑软黏土，再插钢管置换重塑软黏土制成碎石芯，但对于大三轴试验，该制备含碎石芯复合试样的方法具有以下缺点：（1）没有现成的针对大三轴土样尺寸的固结装置；（2）由于大三轴试样尺寸较大，传统方法制备重塑软黏土需要预固结很久，耗时费力，不满足试验要求；（3）制样过程中碎石芯无外力约束，制样完成后碎石芯直径增大，使得置换率（碎石芯面积/试样面积）偏大，难以满足试验试样精度要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大三轴试验用碎石芯复合试样的制备装置及制备方法，以解决现有的大三轴试验用含碎石芯软黏土复合试样预固结耗时费力、制作困难、效率低的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种大三轴试验用碎石芯复合试样的制备装置，包括轴向加载框架、传压机构、承样机构和提杆；

所述承样机构包括用于装载软黏土的成型筒、用于装载碎石芯的多孔钢内管以及支撑底座，所述多孔钢内管设于成型筒内部，所述支撑底座设于成型筒下方，所述传压机构位于成型筒上方，所述支撑底座和传压机构内部分别设有与成型筒相连通的下排水通道和上排水通道；

所述提杆连接于支撑底座下方，所述轴向加载框架包括设于传压机构上方的压板，提升所述提杆时，传压机构将来自压板的压力传递至承样机构，使碎石芯和软黏土预固结。

进一步的，所述轴向加载框架还包括与压板相连的压板支座、与压板支座相连的顶板以及连接于顶板边缘的若干立柱，所述立柱分布于承样机构的外围。

进一步的，所述传压机构包括与压板对应设置的铁块、设于铁块下方的试样帽以及设于试样帽下方的透水板；

所述试样帽设有第一排水孔，所述透水板设有呈辐射状分布的若干列第二排水孔，所述第一排水孔和第二排水孔相连通且共同构成上排水通道。

进一步的，所述成型筒包括对称相连的第一成型半筒和第二成型半筒，所述成型筒与传压机构间设有上层滤纸，所述成型筒与支撑底座间设有下层滤纸。

进一步的，所述多孔钢内管和成型筒的中心轴线相重合，所述多孔钢内管为空心圆柱体且表面设有均匀分布的出水孔。

进一步的，所述支撑底座包括安装于成型筒下方的试样底座和设于试样底座下方的围压室底座，所述围压室底座下方设有三轴仪底座；