专利名称：空心圆柱粘土试样的饱和装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种试样制备装置，特别涉及一种空心圆柱粘土试样的饱和装置。
背景技术：
目前，室内土动力学试验是实现土体在工程中动力应力路径模拟和特性评估的重 要技术手段，但由于实际荷载的变化方式非常复杂，在实验室的应力路径模拟中往往须进 行简化处理。空心圆柱仪由于能实现土样单元体上主应力方向的连续旋转，因而能成为研 究土体在地震、车辆、波浪等荷载作用下性状的首选试验设备之一。空心圆柱试验设备自20世纪80年代发明以来尽管已有长足发展，并取得了较多 成果，但空心圆柱试样的制备装置却一直没有统一标准。由于空心圆柱试样壁薄且内部无 支撑，饱和时，水渗入造成试样软化，易使其发生内陷或坍塌；而现有的金属制样模具常会 与粘土试样发生粘连，导致试样击实后，分离时易造成变形甚至破坏。这些缺陷对于空心试 样而言更为显著，使试验结果失去其应有价值。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种空心圆柱粘土试样的饱和装置，以解 决空心圆柱粘土试样缺乏内部支撑的技术问题，并克服由于粘土材料与制样模具粘连造成 的损伤试样外壁乃至整体结构的缺陷，提供一种空心圆柱粘土试样的饱和装置。为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案一种空心圆柱粘土试样的饱和装置，包括金属外模，所述金属外模内壁面与空心 圆柱粘土试样的外壁面相适配，还包括夹具、充填气体后与空心圆柱粘土试样内壁面相适 配的气囊、隔离层，所述夹具包括两夹板、拉杆以及与拉杆螺纹连接的螺母，所述金属外模 置于两夹板之间，且金属外模以及位于金属外模上下两端的两夹板通过拉杆和螺母连接成 一体，另外，所述空心圆柱粘土试样和夹板之间顺序设置过滤层和透水层；所述金属外模和 空心圆柱粘土试样之间设置隔离层；所述气囊设置有气孔。所述金属外模的横截面为圆环状，且该金属外模分体设置，相邻两分体的接缝处 安装橡皮止水条；同时金属外模的各分体通过套接在金属外模外壁面的包箍箍紧。所述隔离层采用无粘性塑料薄膜制成。所述金属外模设置有抽气嘴。所述气囊的气孔内陷于气囊内部空腔设置。根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果本发明在空心圆柱粘土试样的内部设置气囊，通过气囊充气以对该空心圆柱粘土 试样提供支撑，有效地防止粘土试样的内陷坍塌；本发明在该空心圆柱粘土试样与金属外 模之间设置隔离层，有效地防止金属外模与粘土试样粘连，避免拆模时破坏粘土试样；本发 明在金属外模上设置由抽气孔及橡皮嘴所组成的抽气嘴，通过抽气可以保证塑料薄膜与金属外模贴紧，有效避免塑料薄膜起皱破损影响其效果；拆样时由于塑料薄膜无粘性，使得金 属外模与粘土试样极易剥离，不会造成拆样时对试样的扰动损伤。因此，本实用新型结构简 单，易于实现，操作简便，成本低廉，能有效防止空心圆柱粘土试样饱和时坍塌以及制样和 拆模时试样与制样模具间的粘连，是一种高效实用的空心圆柱粘土试样饱和装置。
图1是本实用新型工作原理示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1中沿A-A线剖视图；图4是图1中圆柱形塑料气囊俯视图；图5是图4的主视图；其中1、橡皮条；2、塑料薄膜；3、包箍；4、抽气孔；5、橡皮嘴；6、夹板；7、气孔；8、 过滤层；9、透水层；10、螺母；11、拉杆定位槽；12、空心圆柱粘土试样；13、气囊；14、金属外 模；15、拉杆；16、橡皮止水条。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本实用新型所涉及优选实施例的结构示意图，以下将结合 附图详细地说明本实用新型的技术方案。如图1至5所示，本实用新型所述空心圆柱粘土试样的饱和装置，包括金属外模 14、夹具、充填气体后与空心圆柱粘土试样12内壁面相适配的气囊13、隔离层，所述金属外 模14内壁面与空心圆柱粘土试样12的外壁面相适配，所述夹具包括两夹板6、拉杆15以及 与拉杆螺纹连接的螺母10，所述金属外模14置于两夹板6之间，且金属外模14以及位于金 属外模14上下两端的两夹板6通过拉杆15和螺母10连接成一体，所述夹板6上设置有用 于拉杆15穿设的拉杆定位槽11 ；另外，所述空心圆柱粘土试样12和夹板6之间顺序设置 过滤层8和透水层9，其中，透水层9采用透水石铺设而成，过滤层8则采用滤纸；所述金属 外模14和粘土试样之间设置隔离层，所述隔离层采用无粘性的塑料薄膜2制成，所述气囊 13设置有气孔，且如图4和图5所示，所述气囊13的气孔内陷于气囊13内部空腔设置，保 证气囊13顶部与试样平齐，可方便充气、泄气，且不影响饱和过程中放置透水石，另外气囊 13为塑料气囊13。所述金属外模14分体设置，附图3中所示的金属外模14为两分体，且相邻两分体 的接缝处安装橡皮止水条16 ；同时金属外模14的各分体通过套接在金属外模14外壁面的 包箍3箍紧，该包箍3为不锈钢包箍3。所述金属外模14设置有抽气嘴，同时该抽气嘴最好 靠近金属外模14的中下部设置。该抽气嘴由抽气孔4和橡皮嘴5组成。金属外模14的横 截面呈圆环，且金属外模14与空心圆柱粘土试样12等高。饱和前，在所述饱和装置底部，即位于下端的夹板6上依次放置透水石和滤纸。对原装粘土试样将已制备好的空心圆柱粘土试样12放置于滤纸上，在其外部套 接塑料薄膜2，合拢两片金属外模14，用不锈钢包箍3箍紧。在空心圆柱粘土试样12内部 放置塑料气囊13，并通过气孔充气，使其与空心圆柱粘土试样12内壁紧贴。在空心圆柱粘 土试样12上部依次放置滤纸、透水石以及上端夹板6，并通过分别位于金属外模14上下两端夹板6和拉杆压紧，在拉杆上安装螺母10旋紧。对扰动土试样制备空心圆柱粘土试样12前，通过不锈钢包箍3将金属外模14的 各分体所组成圆柱箍紧，在金属外模14内壁放置塑料薄膜2，且塑料薄膜2较金属外模14 高5-6cm，将塑料薄膜2两端翻至金属外模14外壁，并采用橡皮条1绑紧密封，通过吸气孔 及橡皮嘴5抽气，使塑料薄膜2紧贴于金属外模14内壁，采用止水夹将橡皮嘴5密封。当 采用击实器击打土体使其分层击实成样后，在空心圆柱粘土试样12内部放置塑料气囊13 并通过气孔充气，使塑料气囊13与空心圆柱粘土试样12内壁紧贴。在粘土试样两端放置 滤纸和透水石，并通过夹板6和拉杆压紧，在拉杆上安装螺母10旋紧。最后，空心圆柱粘土试样12装入饱和器后进行抽气饱和。饱和完成后，旋松螺母 10，移开夹板6和拉杆。松开不锈钢包箍3，依次拆除金属外模14和塑料薄膜2。通过气孔 使塑料气囊13泄气，取出塑料气囊13。将饱和后的空心圆柱粘土试样12放入空心圆柱仪 压力室，即可进行后续试验。
权利要求1.一种空心圆柱粘土试样的饱和装置，包括金属外模，所述金属外模内壁面与空心圆 柱粘土试样的外壁面相适配，其特征在于还包括夹具、充填气体后与空心圆柱粘土试样内 壁面相适配的气囊、隔离层，所述夹具包括两夹板、拉杆以及与拉杆螺纹连接的螺母，所述 金属外模置于两夹板之间，且金属外模以及位于金属外模上下两端的两夹板通过拉杆和螺 母连接成一体，另外，所述空心圆柱粘土试样和夹板之间顺序设置过滤层和透水层；所述金 属外�：涂招脑仓惩潦匝渖柚酶衾氩悖凰銎疑柚糜衅�。
2.根据权利要求1所述空心圆柱粘土试样的饱和装置，其特征在于所述金属外模的 横截面为圆环状，且该金属外模分体设置，相邻两分体的接缝处安装橡皮止水条；同时金属 外模的各分体通过套接在金属外模外壁面的包箍箍紧。
3.根据权利要求1或2所述空心圆柱粘土试样的饱和装置，其特征在于所述隔离层 采用无粘性塑料薄膜制成。
4.根据权利要求1或2所述空心圆柱粘土试样的饱和装置，其特征在于所述金属外 模设置有抽气嘴。
5.根据权利要求1或2所述空心圆柱粘土试样的饱和装置，其特征在于所述气囊的 气孔内陷于气囊内部空腔设置。
专利摘要本实用新型公开了一种空心圆柱粘土试样的饱和装置，包括金属外模、夹具、充填气体后与粘土试样内壁面相适配的气囊以及隔离层，所述夹具包括两夹板、拉杆以及与拉杆螺纹连接的螺母，所述金属外模置于两夹板之间，且金属外模以及位于金属外模上下两端的两夹板通过拉杆和螺母连接成一体，另外，所述空心圆柱粘土试样和夹板之间顺序设置过滤层和透水层；所述金属外模和空心圆柱粘土试样之间设置隔离层，所述气囊设置有气孔。因此，本实用新型结构简单，易于实现，操作简便，成本低廉，能有效防止空心圆柱粘土试样饱和时坍塌以及拆模时试样与制样模具间的粘连，是一种高效实用的空心圆柱粘土试样饱和装置。
文档编号G01N1/28GK201917484SQ201020684950
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者张朋举, 徐国建, 沈扬, 闫俊 申请人:河海大学
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