本發(fā)明專利涉及一種減少土顆粒篩分時發(fā)生二次破碎的方法，屬土力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在很多土工試驗中，如采用霍普金斯壓桿進(jìn)行土體沖擊試驗、常規(guī)單軸、三軸土體強度試驗等，當(dāng)采用試驗的方法將土體破碎后，需要對破碎后的土顆粒進(jìn)行篩分試驗，以獲得破碎后的土顆粒性質(zhì)，從而進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)的處理計算，如土顆粒分形維數(shù)、破碎形態(tài)等。

在進(jìn)行常規(guī)土顆粒篩分試驗時，通常采取以下步驟：

(1)將不同粒徑的篩網(wǎng)進(jìn)行層層疊加；

(2)將待篩分的土顆粒放置在最上層篩網(wǎng)上；

(3)使用手動或電動的方式，使篩網(wǎng)上下左右晃動，從而使土顆粒按照各自粒徑的大小落在對應(yīng)粒徑的篩網(wǎng)上；

(4)待到達(dá)所需篩分時間后，取出各粒徑篩網(wǎng)上方的土顆粒，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)的處理。

但由于待篩分的土顆粒在之前的試驗中已受到一次破碎，其內(nèi)部含有很多微裂紋和孔隙，因此土顆粒之間的黏聚力很低，無論是采用手動還是電動的方法，都很容易在篩分的過程中導(dǎo)致待篩分的土顆粒與篩網(wǎng)碰撞，產(chǎn)生二次破碎，從而影響試驗結(jié)果。

想要減少篩分過程中土顆粒產(chǎn)生的二次破碎，就需要在土顆粒篩分之前提高土顆粒之間的黏聚力(或粘結(jié)強度)，從而可以提高土顆粒的強度，以減少篩分時由于與篩網(wǎng)碰撞產(chǎn)生的二次破碎。首先，在對土顆粒之間的粘結(jié)強度構(gòu)成進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出可以從以下兩個方面提高土顆粒的黏聚力(或粘結(jié)強度)：

(1)土顆粒之間的黏聚力包括顆粒間的分子鍵結(jié)力(第二價鍵力或范德華力)，也叫原始黏聚力，其值取決于礦物顆粒之間的直接接觸面積、顆粒間的距離、顆粒的可壓密性和物理化學(xué)性質(zhì)，通常情況下，顆粒間的分子鍵結(jié)力隨外界壓力的增大而增大，但過大的外壓則會導(dǎo)致礦物顆粒間的穩(wěn)定性降低，礦物顆粒接觸點遭到破壞。

(2)一般情況下，土顆粒之間含有水，但當(dāng)水發(fā)生相變轉(zhuǎn)換為冰時，會導(dǎo)致土顆粒間的黏聚力改變，由于冰的膠結(jié)作用，就會大大增加土顆粒之間的黏聚力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利提供了一種減少土顆粒篩分時發(fā)生二次破碎的方法。采用這種方法能夠有效地減少土顆粒在篩分時產(chǎn)生的二次破碎，從而提高試驗數(shù)據(jù)精度。具有操作簡單、方便高效等特點。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種減少土顆粒篩分時發(fā)生二次破碎的方法，包括以下步驟：

第一步，將待篩分的土顆粒進(jìn)行增壓處理；

第二步，將已進(jìn)行增壓處理的土顆粒進(jìn)行低溫處理；

第三步，將上述低溫處理后的土顆粒進(jìn)行篩分，篩分時也在低溫環(huán)境中進(jìn)行，篩分時的溫度與第二步中低溫處理的溫度相同。

優(yōu)選的，上述第二步操作中，將已進(jìn)行增壓處理的土顆粒進(jìn)行低溫處理之前，將相鄰的土顆粒分開，以防止低溫處理時相鄰的土顆粒相互黏結(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

通過第一步，對待篩分的土顆粒進(jìn)行增壓處理?？商岣咄令w粒之間的黏聚力，從而提高土顆粒強度；

通過第二步，對已進(jìn)行增壓處理的土顆粒進(jìn)行低溫處理?？墒雇令w粒內(nèi)部水分結(jié)成冰，從而提高土顆粒之間的黏聚力，進(jìn)而提高土顆粒強度；

通過第三步，將上述低溫處理后的土顆粒進(jìn)行篩分，篩分時也在低溫環(huán)境中進(jìn)行，篩分時的溫度與第二步中低溫處理的溫度相同。在此步驟中，由于篩分時的溫度與第二步中低溫處理的溫度相同，可保證土體內(nèi)部的冰不會發(fā)生融化，通過第一步和第二步的處理，待篩分的土顆粒較處理之前，其內(nèi)部黏聚力提高，土顆粒強度提高，因此，在進(jìn)行篩分時能夠減少由于與篩分裝置發(fā)生碰撞導(dǎo)致土顆粒二次破碎的缺點，從而提高試驗數(shù)據(jù)精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一步增壓處理示意圖。

圖2是本發(fā)明第二步低溫處理示意圖。

圖3是本發(fā)明第三步土顆粒篩分示意圖。

圖4是本發(fā)明技術(shù)流程圖。

圖中標(biāo)號說明：1-土顆粒，2-開口容器，3-玻璃罩，4-壓力表，5-導(dǎo)氣管，6-氣壓加載裝置，7-低溫箱，8-溫度傳感器，9-溫度控制系統(tǒng)，10-各粒徑篩網(wǎng)，11-振動臺，12-振動控制系統(tǒng)，71-低溫箱門。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明專利做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種減少土顆粒篩分時發(fā)生二次破碎的方法，

實施例：

圖1是本發(fā)明第一步操作示意圖，主要包括：待篩分的土顆粒1、開口容器2、玻璃罩3、壓力表4、導(dǎo)氣管5、氣壓加載裝置6。其中，土顆粒1可放置在開口容器2內(nèi)部，玻璃罩3通過導(dǎo)氣管5與氣壓加載裝置6相連接，導(dǎo)氣管5上安裝有壓力表4。

第一步，土顆粒1增壓處理具體操作步驟如下：

(1)將待篩分的土顆粒1放入開口容器2內(nèi)部，將開口容器2放入玻璃罩3內(nèi)；

(2)打開氣壓加載裝置6，使玻璃罩3內(nèi)的氣壓增大，該壓力值可使土顆粒1之間的黏聚力提高，但過大的壓力值則會導(dǎo)致土顆粒1破碎，因此，根據(jù)土顆粒1的種類(如砂土、黏土)、含水率、干密度等指標(biāo)調(diào)整壓力大小，壓力值的大小可由壓力表4讀出。

圖2是本發(fā)明第二步操作示意圖，主要包括：待篩分的土顆粒1、開口容器2、低溫箱7、溫度傳感器8，溫度控制系統(tǒng)9。其中，土顆粒1可放置在開口容器2內(nèi)部，低溫箱7內(nèi)部設(shè)有溫度傳感器8，溫度傳感器8外接溫度控制系統(tǒng)9，低溫箱7上設(shè)有低溫箱門71。

第二步，土顆粒1低溫處理具體操作步驟如下：

(1)打開低溫箱門71，將第一步中已進(jìn)行增加處理的土顆粒1連同開口容器2一起放入低溫箱7內(nèi)部，使用手動的方法輕輕將相鄰的土顆粒1撥開，以防止在后續(xù)冷凍時相鄰的土顆粒粘結(jié)在一起；

(2)關(guān)閉低溫箱門71，打開溫度控制系統(tǒng)9，對土顆粒1進(jìn)行低溫處理，冷凍時的溫度和時間根據(jù)土顆粒1的種類(如砂土、黏土)、含水率、干密度等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整；

(3)待到達(dá)所需冷凍時間后，將土顆粒1取出，準(zhǔn)備進(jìn)行第三步篩分試驗。

圖3是本發(fā)明第三步操作示意圖，主要包括：待篩分的土顆粒1、低溫箱7、溫度傳感器8，溫度控制系統(tǒng)9、各粒徑篩網(wǎng)10、振動臺11、振動控制系統(tǒng)12。其中，各粒徑篩網(wǎng)10可層層疊加，低溫箱7內(nèi)部設(shè)有溫度傳感器8，溫度傳感器8外接溫度控制系統(tǒng)9，低溫箱7上設(shè)有低溫箱門71，振動臺11外接振動控制系統(tǒng)12。

第三步，土顆粒1篩分具體操作步驟如下：

(1)打開低溫箱門71，將振動臺11放入低溫箱7內(nèi)，再將已進(jìn)行層層疊加好的各粒徑篩網(wǎng)10放在振動臺11上，打開溫度控制系統(tǒng)9，使低溫箱7內(nèi)的溫度與第二步中低溫處理溫度相同；

(2)將第二步中已進(jìn)行低溫處理的土顆粒1放到最上層篩網(wǎng)上，關(guān)閉低溫箱門71；

(3)再次調(diào)節(jié)低溫箱7內(nèi)的溫度，使低溫箱7內(nèi)的溫度與第二步中低溫處理溫度相同，打開振動控制系統(tǒng)12，使振動臺11帶動各粒徑篩網(wǎng)10一起振動，待到達(dá)所需振動時間后，關(guān)閉振動控制系統(tǒng)12，取出各粒徑篩網(wǎng)10上方的土顆粒1，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。