CN102914458B - 一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法，属于土木工程学科的软土抗剪强度测试领域，包括刚性底座、环刀和制样活塞。底座为刚性，包括承力板、定位凸起和定位圆环；环刀包括固接在一起的压样环和卸样环，卸样环上设有排气孔；制样活塞包括由下及上固接在一起的制样推头、限位器、压力传递杆和卸样推头。本发明克服了直剪试样传统制作的缺陷，不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度，而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。

Description

一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法

技术领域：

    本发明涉及一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法，属于土木工程学科的土体抗剪强度测试领域。

背景分析：

在工程设计时，为了保证基坑边坡、路堤边坡等建筑物或构筑物的安全稳定，需要准确确定边坡土体的抗剪强度及其对应参数，土体抗剪强度的测试也就成为目前土力学学科中的一个重要内容。直剪试验是实验室测定土体抗剪强度的一个常用方法，该试验需要将土体制成直径6.18cm、高2.0cm的圆饼形标准试样。制作试样时，实验室通常采用普通环刀辅助人工密实的方法，因此制作过程中操作较为粗糙，试样表面会凹凸不平，试样的高度、平整度均不易精确控制，且土样不易从普通环刀中卸出，对直剪试验的结果影响较大。     

发明内容：

本发明的目的在于提供一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法。本发明不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度，而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。

为了达到上述的目的，本发明的解决方案是：

一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于：包括底座、环刀和制样活塞，底座包括承力板，承力板上方设有定位凸起，承力板下方设有定位圆环，所述的环刀为阶梯型刚性薄壁圆环，包括压样环、卸样环，压样环和卸样环固接成一体，压样环和卸样环的外径与定位圆环的内径相适配，所述的制样活塞包括制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头由下及上依次固设在一起，且中心线相重合，其中：制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为压样环的高度与标准试样的高度之差，限位器的直径大于制样推头的直径，压力传递杆为圆柱形直杆，直径小于压样环的内径，卸样推头的直径与压样环内径相适配。

进一步的设置在于：

所述的底座为刚性底座，承力板为圆形刚性板，厚度为0.6cm，直径为8.0cm，定位凸起为圆柱形，固设在承力板的上方，定位凸起的高度为3.5cm；定位凸起的直径为6.3cm，定位圆环固设在承力板的下方，定位圆环的内径为6.5cm；定位圆环的外径为7.0cm；定位圆环的高度为0.5cm，承力板、定位凸起、定位圆环的中心线相重合。

压样环和卸样环的外径均为6.5cm，压样环的内径与标准试样直径匹配；压样环的高度为4.0cm，卸样环的内径为6.3cm；卸样环的高度为3.5cm；卸样环上设有排气孔，环刀的总高度为7.5cm。

所述的制样活塞，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头均为实心圆饼形，其中：制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为2.0cm，限位器的直径为7.0cm，卸样推头的直径为6.18cm。

所述的压力传递杆的长度与卸样推头的高度之和大于压样环的高度。

本发明另一方面目的是提供一种重塑土直剪试样的制样方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）平稳放置底座，将环刀套装在底座上，此时，卸样环与定位凸起匹配放置，压样环的底部与定位凸起充分接触，卸样环的底部与承力板充分接触；

（2）称取设计的重塑土，放入压样环和定位凸起所围成的空间中，而后将制样活塞的制样推头缓慢放入压样环中；在卸样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使制样推头向下挤压土体，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时在压样环底部形成直径6.18cm高度2.0cm的标准土样；

（3）拆开底座、环刀和制样活塞，此时土样留在压样环底部；然后将刚性底座的定位凸起朝下、定位圆环朝上放置平稳；再将带有土样的环刀放置在刚性底座上，通过定位圆环固定环刀；再将制样活塞的卸样推头朝下、制样推头朝上装于制样环上，卸样推头插入与之适配的压样环内；

（4）在制样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使卸样推头向下挤压土样，同时卸样环内的空气由排气孔排出，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时土样被安全卸入到卸样环的空间内；

（5）拆开底座、环刀和制样活塞，取出土样；卸样完毕，土样即可供土体的直剪测试使用。

本发明的有益结果为：

本发明克服了直剪试样传统制作的缺陷，不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度，而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明：

图1是本发明的底座截面示意图；

图2是本发明的制样环刀剖面示意图：

图3是本发明的制样活塞示意图；

图4是本发明装入重塑土前的安装示意图；

图5是本发明土样压实后的示意图；

图6是本发明土样卸样前的安装示意图；

图7是本发明土样卸样卸入到制样筒后的示意图；

图中标号：1-底座，11-承力板，12-定位凸起，13-定位圆环；2-环刀，21-压样环，22-卸样环；23-排气孔；3-制样活塞，31-制样推头，32-限位器，33-压力传递杆，34-卸样推头；4-土样。

具体实施方式：

如图1～图3所示，本实施例的一种重塑土直剪试样的制样器，包括底座1、环刀2和制样活塞3，所述的底座1为刚性底座，包括承力板11，承力板11上方设有定位凸起12，承力板11下方方设有定位圆环13。承力板11为圆形刚性板，厚度优选0.6cm，直径优选8.0cm。定位凸起12为圆柱形，固设在承力板11的上方，定位凸起12的高度比标准试样的高度2.0cm略大，优选为3.5cm；定位凸起12直径比标准试样的直径6.18cm略大，优选为6.3cm。定位圆环13固设在承力板11的下方，定位圆环13的内径大于定位凸起12的直径6.3cm，优选为6.5cm；定位圆环13的外径为7.0cm；定位圆环13的高度为0.5cm。承力板11、定位凸起12、定位圆环13的中心线相重合。

所述的环刀2为两阶梯型刚性薄壁圆环，包括压样环21、卸样环22。压样环21和卸样环22固接成一体，压样环21和卸样环22的外径与定位圆环13的内径相适配，均选6.5cm。压样环21的内径为与标准试样直径匹配的6.18cm；压样环21的高度比标准试样的高度2.0cm大，优选为4.0cm。卸样环22的内径与定位凸起12的外径相适配，为6.3cm；卸样环22的高度与定位凸起12的高度适配，为3.5cm；卸样环22上设有排气孔23。环刀2的总高度为压样环21和卸样环22的高度之和，为7.5cm。

所述的制样活塞3包括制样推头31、限位器32、压力传递杆33、卸样推头34。制样推头31、限位器32、压力传递杆33、卸样推头34均为实心圆饼形，四者由下及上依次固设在一起，且中心线相重合。其中：制样推头31的直径与压样环21的内径相适配，高度为压样环21的高度与标准试样的高度之差，为2.0cm，这样可以保证试样的高度为2.0cm。限位器32的直径大于制样推头31的直径，选7.0cm。压力传递杆33为圆柱形直杆，直径小于压样环21的内径。卸样推头34的直径与压样环21内径相适配，为6.18cm。

所述的压力传递杆33的长度与卸样推头34的高度之和稍大于压样环21的4.0cm高度，选5.0cm。这样可以保证卸样时卸样推头34可以进入卸样环1.0cm，把土样完全推到卸样环22内，且在限位器32的作用下保证卸样推头34与卸下的土样之间见有0.5cm的安全距离，保护不会压坏试样。

结合图4～图7所示，本实施例的一种重塑土直剪试样的制样方法，包括如下步骤：

（1）平稳放置底座1，将环刀2套装在底座1上，此时，卸样环22与定位凸起12匹配放置，压样环21的底部与定位凸起12充分接触，卸样环22的底部与承力板11充分接触。

（2）称取设计的重塑土，放入压样环21和定位凸起12所围成的空间中，而后将制样活塞3的制样推头31缓慢放入压样环21中；在卸样推头34上施加竖向外力，通过压力传递杆33驱使制样推头31向下挤压土体，直至限位器32与压样环21的上缘充分接触，这时在压样环21底部形成直径6.18cm高度2.0cm的标准土样4。

（3）拆开底座1、环刀2和制样活塞3，此时土样4留在压样环21底部；然后将刚性底座1的定位凸起12朝下、定位圆环13朝上放置平稳；再将带有土样4的环刀2放置在刚性底座1上，通过定位圆环13固定环刀2；再将制样活塞3的卸样推头34朝下、制样推头31朝上装于制样环2上，卸样推头34插入与之适配的压样环21内。

（4）在制样推头31上轻轻施加竖向外力，通过压力传递杆33驱使卸样推头34向下挤压土样4，同时卸样环22内的空气由排气孔23排出，直至限位器32与压样环21的上缘充分接触，这时土样4被安全卸入到卸样环22的空间内。

（5）拆开底座1、环刀2和制样活塞3，取出土样4；卸样完毕，土样4即可供土体的直剪测试使用。

本发明克服了直剪试样传统制作的缺陷，不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度，而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。

Claims (2)

1.一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于：包括底座、环刀和制样活塞，底座包括承力板，承力板上方设有定位凸起，承力板下方设有定位圆环，所述的环刀为阶梯型刚性薄壁圆环，包括压样环、卸样环，压样环和卸样环固接成一体，压样环和卸样环的外径与定位圆环的内径相适配，所述的制样活塞包括制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头由下及上依次固设在一起，且中心线相重合，其中：制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为压样环的高度与标准试样的高度之差，限位器的直径大于制样推头的直径，压力传递杆为圆柱形直杆，直径小于压样环的内径，卸样推头的直径与压样环内径相适配。

2.根据权利要求1所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于：所述的底座为刚性底座，承力板为圆形刚性板，厚度为0.6cm，直径为8.0cm，定位凸起为圆柱形，固设在承力板的上方，定位凸起的高度为3.5cm；定位凸起的直径为6.3cm，定位圆环固设在承力板的下方，定位圆环的内径为6.5cm；定位圆环的外径为7.0cm；定位圆环的高度为0.5cm，承力板、定位凸起、定位圆环的中心线相重合。

3.根据权利要求1所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于：压样环和卸样环的外径均为6.5cm，压样环的内径与标准试样直径匹配；压样环的高度为4.0cm，卸样环的内径为6.3cm；卸样环的高度为3.5cm；卸样环上设有排气孔，环刀的总高度为7.5cm。

4.根据权利要求1所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于：所述的制样活塞，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头均为实心圆饼形，其中：制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为2.0cm，限位器的直径为7.0cm，卸样推头的直径为6.18cm。

5.根据权利要求1所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于：所述的压力传递杆的长度与卸样推头的高度之和大于压样环的高度。

6.一种利用权利要求1-5之一重塑土直剪试样的制样器的制样方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）平稳放置底座，将环刀套装在底座上，此时，卸样环与定位凸起匹配放置，压样环的底部与定位凸起充分接触，卸样环的底部与承力板充分接触；

（2）称取设计的重塑土，放入压样环和定位凸起所围成的空间中，而后将制样活塞的制样推头缓慢放入压样环中；在卸样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使制样推头向下挤压土体，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时在压样环底部形成直径6.18cm高度2.0cm的标准土样；

（3）拆开底座、环刀和制样活塞，此时土样留在压样环底部；然后将刚性底座的定位凸起朝下、定位圆环朝上放置平稳；再将带有土样的环刀放置在刚性底座上，通过定位圆环固定环刀；再将制样活塞的卸样推头朝下、制样推头朝上装于制样环上，卸样推头插入与之适配的压样环内；

（4）在制样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使卸样推头向下挤压土样，同时卸样环内的空气由排气孔排出，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时土样被安全卸入到卸样环的空间内；

（5）拆开底座、环刀和制样活塞，取出土样；卸样完毕，土样即可供土体的直剪测试使用。