浮动式重塑软黏土的预固结装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020231807.7 (22)申请日 2020.02.26 (73)专利权人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市南二环路中段 (72)发明人 刘鑫张宁兰恒星秦辉 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 马贵香 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种浮动式重塑软黏土的预固结装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种浮动式重塑软黏土 的预固结装。

2、置， 包括支架和套筒； 所述支架包括 自上而下依次设置的顶板、 连杆和底板， 顶板和 底板均与水平面平行且通过连杆固定， 套筒设置 在顶板和底板之间； 顶板底部固定有定滑轮， 套 筒上半部分连接有吊绳一端， 吊绳另一端穿过定 滑轮连接有平衡砝码； 底板上设置有下台座， 下 台座顶面放置有下透水石板， 透水石板与套筒内 径相同， 透水石板和下台座设置有由透水石板低 部连通至下台座外部的下管道； 套筒底部套在上 台座外侧， 套筒底部悬空， 当套筒内部放置有土 样后， 土样上方放置有上透水石板， 直径与套筒 内径相同。 减小土样和筒壁的摩擦力， 减小了固 结筒对土样的扰动， 保证了重塑软黏土的均匀 。

3、性。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 211602629 U 2020.09.29 CN 211602629 U 1.一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 包括支架和套筒(11)； 所述支架包括自上而下依次设置的顶板(1)、 连杆(2)和底板(3)， 顶板(1)和底板(3)均 与水平面平行且通过连杆固定， 套筒(11)设置在顶板(1)和底板(3)之间； 顶板(1)底部固定有定滑轮(5)， 套筒(11)上半部分连接有吊绳(13)一端， 吊绳(13)另 一端穿过定滑轮(5)连接有平衡砝码(6)， 平衡砝码(6)与套筒(11)重量相同； 底板(3)上设置有下台座(14)， 下。

4、台座(14)顶面放置有下透水石板(18)， 透水石板(18) 与套筒(11)内径相同， 透水石板(18)和下台座(14)设置有由透水石板低部连通至下台座 (14)外部的下管道； 套筒(11)底部套在上台座(19)外侧， 套筒(11)底部悬空， 当套筒(11)内 部放置有土样后， 土样上方放置有上透水石板(10)， 直径与套筒(11)内径相同。 2.根据权利要求1所述的一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 下台座 (14)侧面设置有限位装置。 3.根据权利要求1所述的一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 压板上方 设置有加载支架(8)， 加载支架(8)顶部为平面， 用于放。

5、置压块， 压板采用透水石板， 加载支 架(8)底部设置有上台座(19)， 上台座(19)设置有由上台座(19)底部连通至套筒(11)上方 外部的上管道。 4.根据权利要求1所述的一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 压板顶部 与支撑板底部均设置有O型圈(9)， O型圈(9)外径与套筒(11)内径相同。 5.根据权利要求1所述的一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 顶板(1) 底部固定有位移传感器(4)， 位移传感器(4)位于压板正上方， 感应头朝向压板。 6.根据权利要求1所述的一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 下台座 (14)和支撑板均与套筒(11)内。

6、径相同， 支撑板采用透水石板， 下管道由下台座(14)顶部连 通至下台座(14)外部。 7.根据权利要求1所述的一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 套筒(11) 采用瓣式分体套筒(11)， 瓣式分体套筒(11)外侧嵌套有钢箍(17)。 8.根据权利要求1所述的一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 其特征在于， 连杆采用 丝杠， 顶板(1)和底板(3)均通过紧固螺帽与丝杠连接。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211602629 U 2 一种浮动式重塑软黏土的预固结装置 技术领域 0001 本实用新型属于土木工程试验领域， 涉及一种浮动式重塑软黏土的预固结装置。 背景技术 0002。

7、 软黏土具有高压缩性、 低渗透性、 高灵敏度等特点， 在我国沿海和内陆沿江地区广 泛分布。 岩土工程中研究饱和软黏土的强度和变形机理需要控制试样的成份、 含水率等来 保证试样的可比性， 原状软黏土空间变异性大， 试样均匀程度低， 且取样花费代价较高， 在 实际操作中多采用重塑样进行试验研究。 如何制备重塑软黏土试样一直是土工试验中普遍 关注的问题。 0003 试样制备装置对试验结果影响显著。 现有制备装置能够模拟海相、 湖相等软黏土 在初始为泥浆状态下经过自沉降和固结， 最后达到接近于饱和状态的过程， 可制作与原状 样有相似力学性质和土体结构的重塑试样。 值得注意的是， 采用这种装置制备软黏土。

8、试样 的压缩变形量很大， 在预固结过程中， 套筒和土样之间会产生较大的侧壁摩阻力； 由于试样 在压缩变形过程中需要克服侧壁摩阻力， 导致固结后试样的均匀性和结构性有所差异， 难 以保证试验的可重复性。 现有的制样装置几乎都只关注如何加快软黏土的固结速率， 尚未 有减小预固结过程中侧壁摩阻力影响的装置。 可见， 如何降低预固结过程中的侧壁摩阻力 的影响仍是制备重塑软黏土试样亟待解决的问题。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点， 提供一种浮动式重塑软黏土的 预固结装置， 减小土样和筒壁的摩擦力， 有效的减小了固结筒对土样的扰动， 保证了重塑软 黏土的均匀性。 000。

9、5 一种浮动式重塑软黏土的预固结装置， 包括支架和套筒； 0006 所述支架包括自上而下依次设置的顶板、 连杆和底板， 顶板和底板均与水平面平 行且通过连杆固定， 套筒设置在顶板和底板之间； 0007 顶板底部固定有定滑轮， 套筒上半部分连接有吊绳一端， 吊绳另一端穿过定滑轮 连接有平衡砝码， 平衡砝码与套筒重量相同； 0008 底板上设置有下台座， 下台座顶面放置有下透水石板， 透水石板与套筒内径相同， 透水石板和下台座设置有由透水石板低部连通至下台座外部的下管道； 套筒底部套在上台 座外侧， 套筒底部悬空， 当套筒内部放置有土样后， 土样上方放置有上透水石板， 直径与套 筒内径相同。 00。

10、09 优选的， 下台座侧面设置有限位装置。 0010 优选的， 压板上方设置有加载支架， 加载支架顶部为平面， 用于放置压块， 压板采 用透水石板， 加载支架底部设置有上台座， 上台座设置有由上台座设底部连通至套筒上方 外部的上管道。 0011 优选的， 压板顶部与支撑板底部均设置有O型圈， O型圈外径与套筒内径相同。 说明书 1/4 页 3 CN 211602629 U 3 0012 优选的， 顶板底部固定有位移传感器， 位移传感器位于压板正上方， 感应头朝向压 板。 0013 优选的， 下台座和支撑板均与套筒内径相同， 支撑板采用透水石板， 下管道由下台 座顶部连通至下台座外部。 0014。

11、 优选的， 套筒采用瓣式分体套筒， 瓣式分体套筒外侧嵌套有钢箍。 0015 优选的， 连杆采用丝杠， 顶板和底板均通过紧固螺帽与丝杠连接。 0016 与现有技术相比， 本实用新型具有以下有益效果： 0017 本实用新型通过将套筒底部悬空， 并且使用定滑轮和平衡砝码使套筒在悬空时保 持受力平衡， 在土样中的水流失的过程中， 土样逐渐向下沉降， 通过土样的粘性与套筒的摩 擦力带动套筒一起向下运动， 并且由于黏性和摩擦力使套筒不至于直接掉落， 而是随着土 样一起移动， 该装置减少了土样与套筒之间的相对运动， 进而减小土样和筒壁的摩擦力， 有 效的减小了固结筒对土样的扰动， 使变形更加符合实际、 保证。

12、施加的力更多作用于土样的 压缩变形， 而非克服摩擦力， 保证了重塑软黏土的均匀性。 0018 进一步， 下台座侧面设置有限位装置， 使套筒在预固结前能够放置在上面， 在往套 筒中放置土样时， 不需要用手去保持套筒稳定， 拆除限位装置， 能够使套筒直接变为重力平 衡状态， 方便操作， 减少手动触碰套筒， 使套筒移动的几率。 0019 进一步， 通过设置加载支架， 对土样提供更大的压力， 并且压力不会对套筒造成影 响， 设置上台座和上管道， 使受压力向上涌出的水能够通过上管道流出。 0020 进一步， 通过O型圈对压板和支撑板进行密封， 使得土样固结的区域为一个密封状 态， 防止预固结过程中土样挤。

13、出。 0021 进一步， 通过设置位移传感器， 能够检测土样预固结沉降过程中的厚度变化。 0022 进一步， 套筒采用瓣式分体套筒， 能够在土样预固结完成后的拆卸过程中， 直接分 体拆卸， 避免套筒的上提或下拉对土样的摩擦。 0023 进一步， 连杆采用丝杠， 顶板和底板均通过紧固螺帽与丝杠连接， 便于顶板和底板 的间距。 附图说明 0024 图1为本实用新型的预固结装置结构示意图； 0025 图2为本实用新型的加载支架部分结构示意图。 0026 其中： 1-顶板； 2-丝杆； 3-底板； 4-位移传感器； 5-定滑轮； 6-平衡砝码； 7-加载砝 码； 8-加载支架； 8-1-通孔； 8-2。

14、-竖杆； 9-O型圈； 10-上透水石板； 11-套筒； 12-带环螺栓； 13- 吊绳； 14-下台座； 15-销钉、 16-排水管、 17-钢箍； 18-下透水石板； 19-上台座。 具体实施方式 0027 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述： 0028 如图1所示， 本实用新型所述的浮动式重塑软黏土的预固结装置， 包括支架和套筒 11。 0029 所述支架包括自上而下依次设置的顶板1、 连杆和底板3， 顶板1和底板3均与水平 面平行且通过连杆固定， 套筒11设置在顶板1和底板3之间； 本实施例优选的连杆采用丝杆 说明书 2/4 页 4 CN 211602629 U 4 2。 003。

15、0 顶板1底部固定有两组定滑轮5， 套筒11上半部分连接有两根吊绳13一端， 两根吊 绳13另一端分别对应穿过其上方的定滑轮5后连接有平衡砝码6， 两个平衡砝码6重量相加 与套筒11重量相同。 0031 底板3上设置有下台座14， 下台座14顶面设置有支撑板， 支撑板与套筒11内径相 同， 支撑板和下台座14设置有由支撑板顶部连通至下台座14外部的下管道； 套筒11底部套 在上台座19外侧， 套筒11底部悬空， 当套筒11内部放置有土样时， 土样上方设置有压板， 压 板直径与套筒11内径相同。 0032 上台座19和下台座14均为圆柱体， 且与套筒11内径相同， 压板和支撑板都采用透 水石板，。

16、 并且与套筒11内径相同， 压板为上透水石板10， 支撑板为下透水石板18， 上透水石 板10上方设置有加载支架8， 加载支架8顶部为平面， 用于放置加载砝码7， 加载支架8底部设 置有上台座19， 上台座19设置有由上台座19设底部连通至套筒11上方外部的上管道， 下管 道由下台座14顶部连通至下台座14外部， 上管道和下管道内都设置有排水管16， 用于排出 固结过程中的水分。 0033 顶板1的两侧开有螺纹通孔， 底板3的相应位置处开有螺孔， 两根竖直的丝杆2分别 穿过孔， 通过紧固螺帽将底板3和顶板1固定连接； 顶板1和底板3采用2-3cm厚钢板制成， 保 证试验所需的强度和刚度； 带螺。

17、纹的丝杆2采用的钢制丝杆2制成， 其长度应留有富余， 便于 调节顶板1和底板3的间距。 0034 套筒11由三瓣模组成， 每瓣的边缘为锯齿状， 相互紧密咬合， 采用这样的结构便于 预固结土样拆样， 外套一个钢箍17， 防止预固结过程中的径向变形； 所述三瓣模套筒11不与 下台座14固定， 套筒11顶部固定两个带环螺栓12， 连接吊绳13一端， 吊绳13另一端穿过定滑 轮5与平衡砝码6连接， 使得三瓣模套筒11与平衡砝码6静态平衡， 在土样预固结对套筒11产 生侧壁摩擦力的过程中， 可以随土样同时变化， 进而减少更大侧壁摩阻力的产生。 0035 上台座19底部和下台座14顶部均设置有U型槽， 用。

18、于安放O型圈9， 使得土样固结区 域为一个密封状态， 防止预固结过程中土样挤出。 0036 顶板1底部固定有位移传感器4， 位移传感器4位于上透水石板10正上方， 感应头朝 向上透水石板10， 本实施例优选的采用LVDT位移传感器， LVDT位移传感器的衔铁自由端与 竖杆顶部固定， 测量土样预固结沉降变形。 0037 如图2所示， 加载支架8上部为两侧带有通孔8-1， 中间带有竖杆8-2的圆盘， 通孔8- 1用于吊绳13穿过， 竖杆8-2用于保证加载砝码7放置在中心位置。 0038 下台座14两侧安装两个可拆卸销钉15， 安装销钉15后， 可支撑套筒11， 防止土样制 样过程中， 套筒11的运。

19、动， 土样制样完成， 拔出销钉15， 开始预固结， 套筒11可随土样固结沉 降而变化。 0039 所述透水石板， 与套筒11内径大小相同， 厚度为1cm， 分别放置预固结土样的顶部 和底部， 用于土样固结过程的排水。 0040 使用本装置进行重塑软黏土的预固结时， 先将顶板1、 底板3和两根丝杠连接， 组装 成支撑架， 并在顶板1上用螺栓固定好两个定滑轮5和LVDT位移传感器， 在底板3上固定好下 台座14， 下台座14上放置O型圈9和下透水石板18， 下台座14上安装销钉15， 将分为三瓣的套 筒11拼接， 并外套钢箍17放置散开， 在将拼装好的套筒11底部套在下台座14外侧， 套筒11底 。

20、说明书 3/4 页 5 CN 211602629 U 5 部放置在销钉15上， 随后开始制样， 土样分五层放置， 分层压实。 制样完成后， 土样顶部自下 向上依次放置上透水石板10、 O型圈9、 上台座19和加载支架8， 将加载砝码7穿过竖杆8-2放 置在加载支架8顶部， LVDT位移传感器的衔铁自由端与竖杆顶部固定， 将吊绳13一端连接套 筒11， 吊绳13另一端穿过定滑轮5与平衡砝码6固定， 然后将拔出销钉15， 使套筒11处于重力 平衡状态， 开始预固结， 固结沉降过程中， 浮动式套筒11随之运动， 极大较少土样与套筒11 的相对位移， 减少土样的侧壁摩阻力。 0041 以上内容仅为说明本实用新型的技术思想， 不能以此限定本实用新型的保护范 围， 凡是按照本实用新型提出的技术思想， 在技术方案基础上所做的任何改动， 均落入本实 用新型权利要求书的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 211602629 U 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 211602629 U 7 图2 说明书附图 2/2 页 8 CN 211602629 U 8 。