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原文传递在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置及方法

专利名称：	在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置及方法
摘要：	本申请属于砂土试样的制作技术领域，提供一种在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置及方法，装置包括对开模、乳胶膜和真空泵等。对开模为两个半圆形筒；乳胶膜设置于对开模内，其下端通过橡胶密封圈固定于三轴仪底座，其上端固定于对开模顶部，在对开模和乳胶膜之间形成一段封闭空间；两个半圆形筒内壁设置两排竖向抽气槽和多排横向抽气槽，横向和竖向抽气槽连接处设置多个抽气孔，抽气孔通过抽气集流槽汇合后与真空泵连接，通过真空泵将对开模与乳胶膜之间的气体抽出；通过设置在真空管路上的真空表和真空控制阀，精密控制吸气压力；可保证乳胶膜紧密贴合在对开模上，减小了乳胶膜贴合不紧带来的制样误差，提高了制样精度和效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	同济大学
发明人：	顾晓强;吴德顺;胡超;高广运
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910574141.7
公开号：	CN110320075A
代理机构：	上海科律专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	叶凤;李耀霞
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	200092 上海市杨浦区四平路1239号
主权项：	1.一种在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：包括三轴试验平台、制样部件和抽气设备；三轴试验平台包括盛样底座(7)、顶帽(8)、玻璃密封罩(9)和试验平台底座(14)；制样部件包括乳胶膜(1)、对开模(6)、透水石(10)、滤纸条(27)；抽气设备包括真空表(2)、真空控制阀(3)、真空泵(5)；玻璃密封罩(9)安装在试验平台底座(14)上，并与试验平台底座(14)共同构成密闭的试验腔室；盛样底座(7)和顶帽(8)均位于在试验腔室内，盛样底座(7)安装在试验平台底座(14)上，顶帽(8)安装在玻璃密封罩(9)内顶部并位于盛样底座(7)上方；盛样底座(7)与顶帽(8)之间固定有乳胶膜(1)，乳胶膜(1)内部的上下两端各设置一个透水石(10)，两个透水石(10)的内侧各设置一个滤纸条(27)，两个滤纸条(27)之间用于放置干砂试样(12)；乳胶膜(1)外套设对开模(6)，对开模(6)包括两个对合连接的半圆形筒，半圆形筒上布置有横向抽气槽(18)、竖向抽气槽(19)、抽气孔(20)、抽气集流槽(21)、出气口(22)；半圆形筒具有一定厚度，其包括内侧部分和外侧部分；横向抽气槽(18)和竖向抽气槽(19)呈相互垂直交叉的网格状，布置在半圆形筒的内侧部分的内侧壁上；抽气孔(20)布置于横向抽气槽(18)与竖向抽气槽(19)的交叉处，并连通至抽气集流槽(21)；抽气集流槽(21)纵向布置于半圆形筒的外侧部分，且每个半圆形筒布置两条，抽气集流槽(21)的内侧连通各抽气孔(20)，抽气集流槽(21)的外侧连通至半圆形筒的外侧部分的出气口(22)上；出气口(22)布置于半圆形筒的外侧部分与真空泵(5)连接后通过真空泵(5)将对开模(6)与乳胶膜(1)之间的气体抽出；盛样底座(7)内部还设置有排水通道(11)，排水通道(11)一端与干砂试样(12)下方的透水石(10)连接，其另一端与真空泵(5)连接后通过真空泵(5)将干砂试样(12)内部抽至负压。 2.根据权利要求1所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：抽气设备还包括真空表(2)、真空控制阀(3)；真空控制阀(3)设置在对开模(6)与真空泵(5)之间上，用于控制抽气速率以及乳胶膜(1)与对开模(6)之间的贴合程度；真空表(2)设置在对开模(6)与真空泵(5)之间，用于显示对开模(6)和乳胶膜(1)之间封闭空间的气压。 3.根据权利要求1或2所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：乳胶膜(1)的上下两端各自通过一个橡胶密封圈(15)分别固定于盛样底座(7)顶端与顶帽(8)上。 4.根据权利要求3所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：半圆形筒的内侧部分的上下两端各设置一个密封圈凹槽(24)，用以容纳密封橡胶圈(15)。 5.根据权利要求4所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：半圆形筒的内侧部分高于外侧部分；位于上方的密封圈凹槽(24)设置在半圆形筒的内侧部分的外侧壁上，下方的密封圈凹槽(24)设置在半圆形筒的内侧部分的内侧壁上。 6.根据权利要求1或2所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：半圆形筒的内侧部分的密封圈凹槽(24)下部布设有向内延伸的弧形的支撑条(17)，支撑条(17)与半圆形筒的内侧部分的下部共同构成弧形的反向台肩，半圆形筒通过反向台肩支撑于盛样底座(7)上。 7.根据权利要求1或2所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：两个半圆形筒的外侧部分相接触的侧面上设置有定位销(23)，用于将两个半圆形筒准确对齐。 8.根据权利要求1或2所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：两个半圆形筒的内侧部分相接触的侧面上沿纵向布设有端面密封条(26)，且两个半圆形筒的每个接触面各布置一条，使两个半圆形筒对合后紧密贴合在一起。 9.根据权利要求1或2所述的在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的装置，其特征在于：半圆形筒外侧部分的外侧壁上安装有手柄(25)，用于操作对开模(6)。 10.一种在三轴试验平台上制备低扰动干砂试样的方法，其特征在于，包括： (1)在盛样底座(7)上依次放置透水石(10)和滤纸条(27)，然后将乳胶膜(1)下部套在盛样底座(7)顶端并用橡胶密封圈(15)箍紧； (2)将对开模(6)的两个半圆形筒下部的密封圈凹槽(24)对准乳胶膜(1)下部的橡胶密封圈(15)，并卡套在该橡胶密封圈(15)上，两个半圆形筒对合后通过定位销(23)合并在一起，并通过三个圆箍(16)固定，三个圆箍(16)从上向下依次套设在两个半圆形筒外并拧紧固定； (3)将乳胶膜(1)上部自然拉平并反向套在对开模(6)顶部，同时用橡胶密封圈(15)箍紧，需保证乳胶膜(1)平整贴合在对开模(6)内壁且没有扭曲； (4)利用真空管(4)将对开模(6)的出气口(22)、真空表(2)、真空控制阀(3)、真空泵(5)依次相连，并将真空控制阀(3)关闭，先接通真空泵(5)进行持续抽气，再打开并调整真空控制阀(3)，使乳胶膜(1)紧密贴合在对开模(6)内壁且不会被吸进横向抽气槽(25)和竖向抽气槽(26)； (5)填装试样：采用分层击实法制样，利用漏斗将干砂试样(12)分七层缓慢加入乳胶膜(1)内，每层加入完成后填平，并用击实锤击实至指定高度； (6)装样完成后在干砂试样(12)顶面依次放置滤纸条(27)，透水石(10)和顶帽(8)，卸下对开模(6)顶部的橡胶密封圈(15)，将乳胶膜(1)顶部翻转贴合在顶帽(8)上，并用橡胶密封圈(15)箍紧； (7)将真空管(4)从出气口(22)拔出并连接至排水通道(11)，利用真空泵(5)对其进行抽气并保持一定负压； (8)拆下对开模(6)，此时干砂试样(12)内部有负压，可保持其初始状态而不受扰动； (9)将玻璃密封罩(9)通过螺栓(13)安装在试验平台底座(14)上，此时玻璃密封罩(9)与试验平台底座(14)构成的试验腔体内形成密闭空间，通过三轴仪围压腔向密闭空间内通水对干砂试样(12)施加围压荷载进行固结完成制样。
所属类别：	发明专利