CN105319095A - 一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器 - Google Patents

Abstract

一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，包括电动液压千斤顶、顶板、中板、底板、支撑杆柱和护筒。该电动液压千斤顶配置加长活塞杆，活塞杆上有刻度，活塞杆端连接有压饼，通过电子开关控制千斤顶带动活塞杆及压饼，将土体精确压实到护筒内的相应位置。压样完成后，将护筒倒置于中板上利用千斤顶将土样推出。本发明克服了传统制样法特别是制备土样为高密度土样时，极易发生难以精确控制压实度、仪器变形和制备好的土样难以取出的问题，仪器操作简单，减轻重塑样制作的工作量，并减轻人为因素对试样的影响，提高制样的精度和效率，解决了扰动土试样在制作过程中的问题。

Description

一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器

技术领域

本发明涉属于岩土工程土工试验技术领域，具体是一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，适用于大多种类土体特别是膨胀土、泥岩等高密度土体的重塑三轴样制作。

背景技术

进行三轴试验前，一般需要根据试验规程对土样进行必要的加工及制备。对扰动土而言，土工试验规程SL237-1999中扰动土试样制备方法有三种：击样法、击实法和压样法。由于击实过程中带有冲击荷载的反复作用，击样法和击实法制作土样的均匀性、土体的结构及其它相关物理力学性质难免会受到一定的影响，制作高密度土样时上述问题更为明显，并存在难以击实到制定密度的问题。且这两种方法操作繁琐，土样耗费极大，对操作人员经验技术要求较高，并不可避免地由于人为压力不均匀对试样造成一定的影响。压样法是扰动土试样制作的一个方法，但由于长期以来缺乏相应的制作设备，特别是制备高密度土样时，极易发生难以精确控制压实度、仪器变形和制备好的土样难以取出等问题，因此该方法并未得到广泛使用。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷及不足，本发明目的在于提供一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，能够克服传统制样法制作高密度土样的困难，减轻人为因素对试样的影响，提高制样的精度和效率，当用制备土样进行静三轴或动三轴试验时能得到可信的试验数据。并且该仪器操作简单，能够减轻重塑样制作的工作量。

本发明的技术方案是：一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，包括电动液压千斤顶、水平气泡、顶板、加长活塞杆、压饼、中板以及底板。具体结构和连接方式为：所述电动液压千斤顶和水平气泡安装在顶板上，电动液压千斤顶与加长活塞杆连接，顶板通过支撑立柱的上节柱与中板连接；中板通过支撑立柱的下节柱与底板连接，底板设有可调节支座和用于安装护筒的底板定位孔，中板设有可倒置护筒的圆孔及中板定位孔，加长活塞杆上设有刻度，加长活塞杆通过螺纹与压饼连接。

所述护筒上端设有卡口，该卡口与导筒的内卡口紧密接合，护筒下端为底座，底座上设有定位孔。

所述护筒的内外直径与导筒的内外直径相同，护筒的底座外径比护筒主体本身外径大2cm，护筒外直径与中板上的圆孔的直径相同，护筒的内直径与压饼的直径相同，护筒的高度和内直径与三轴试验要求制备土样的高度和直径相同。

所述电动液压千斤顶设有电子开关。

所述护筒倒置于圆孔中，通过护筒的底座卡在中板上，护筒的底座定位孔与中板的中板定位孔一一对应，通过销钉将护筒与中板固定。

所述底板上设有三个底板定位孔，护筒的底座定位孔与底板上的底板定位孔一一对应，通过销钉将护筒与底板固定，保证活塞杆及压饼下压时定位准确。

所述底板上的底板定位孔、中板上的中板定位孔与护筒的底座定位孔的垂直方向位置相同，各孔直径与销钉钉身直径相同。

所述底板下设有3个可调节支座，通过可调节支座使顶板的水平气泡水平居中，使制样器保持水平状态，让松散土体在护筒内处于水平状态，土体能够均匀受压。

工人原理及过程：

制样时，将导筒扣在护筒上，再将护筒放置于底板上，护筒的底座定位孔与底板定位孔对齐，插入销钉固定后，称量一定质量的土样装入导筒与护筒中。装配好对应压饼后，开动千斤顶将压饼压下至分层压实指定的每一层高度，重复此操作直至土体压实装满整个护筒。完成压样后，升起活塞杆，拆下护筒。将导筒拆下，把装有土样的护筒倒置于中板的圆孔中，护筒的底座定位孔与中板定位孔对齐，插入销钉固定后，开动千斤顶用压饼将护筒中的土样推出，制样完成。

本发明的优点和效果如下：

1、针对手工压样的受力不均匀特点，设置了电动液压式千斤顶，通过活塞杆底部刻度分层压实土样，避免了后期削土过程中对土样的扰动影响。

2、通过导筒保证所加土样完全压入到护筒中，避免了传统击实中对大块土样击实后再制样造成的浪费，也便于控制压样质量。

3、自动压样制作，较传统击实法压样，削土等繁琐累赘的过程，大大减轻了制样的工作量，加快了制样效率。

4、根据不同三轴试验对土样尺寸的要求，可选配护筒、导筒、压饼及相应的底板和中板，对各种实验所需规格压样具有普遍性和全面性。

5、利用千斤顶通过中板将土样取出，解决了传统压样法制备土样特别是高密度土样后难以从模具中完整取出的问题，且省时省力。

6、自动化程度高，操作方便。尤其适用于大量对比实验压样制作，或对压样质量控制有较高要求的压样制作。

附图说明

图1为本发明所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器的结构示意图。

图2为本发明所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器的的导筒结构示意图。

图3为本发明所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器的的护筒结构示意图。

图4为本发明所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器的将土样装入状态示意图。

图5为本发明所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器将护筒中的土样推出状态示意图。

图中标记为：电动液压千斤顶1、电子开关2、水平气泡3、顶板4、加长活塞杆5、压饼6、支撑立柱7、中板定位孔8、圆孔9、中板10、底板11、底板定位孔12、可调节支座13、护筒14、底座定位孔15，导筒16、销钉17。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，包括电动液压千斤顶1、水平气泡3、顶板4、加长活塞杆5、压饼6、中板10以及底板11，具体结构和连接关系为：所述电动液压千斤顶1和水平气泡3安装在顶板4上，电动液压千斤顶1与加长活塞杆5连接，电动液压式千斤顶1通过电动开关2控制加长活塞杆5的上升和下压。加长活塞杆5杆端通过螺纹连接不锈钢压饼6，根据不同三轴试验规格配置不同直径压饼6，压饼6直径与护筒14的内直径相同，通常为直径39.1mm。加长活塞杆5杆臂方向向下，加长活塞杆5杆端设有1mm的小刻度和1cm的大刻度共20cm。小刻度和大刻度标示与压缩深度对应，能够根据试验要求将土体在护筒和导筒内分层压实，每一层活塞杆将压饼下压，读活塞杆刻度至设定深度时关闭千斤顶上的电子开关，然后装入土样进行下一层压实，每一层精确保证土样的完全压实。加长活塞杆5正下方对应中板10上的圆孔9和底板11上放置护筒14的中心位置，顶板4通过支撑立柱7的上节柱与中板10连接；中板10通过支撑立柱7的下节柱与底板11连接，底板11设有可调节支座13和用于安装护筒14的底板定位孔12，中板10设有可倒置护筒14的圆孔9及中板定位孔8。

所述护筒14上端为卡口，该卡口与导筒16的内卡口紧密接合，护筒14下端为底座，底座上设有定位孔15。

所述护筒14的内外直径与导筒16的内外直径相同，护筒14的底座外径比护筒14外径大2cm，护筒14外直径与中板10上的圆孔9的直径相同，护筒14的内直径与压饼6的直径相同，护筒14的高度和内直径与三轴试验要求制备土样的高度和直径相同。

所述电动液压千斤顶1设有电子开关2。

所述护筒14倒置于圆孔9中，通过护筒14的底座卡在中板10上，护筒14的底座定位孔15与中板10的中板定位孔8一一对应，通过销钉17将护筒14与中板10固定。

所述底板11上设有三个底板定位孔12，制样时将护筒14放置于底板11上，护筒14的底座定位孔15与底板11上的底板定位孔12一一对应，通过销钉17将护筒14与底板11固定，保证活塞杆5及压饼6下压时定位准确。

所述底板11上的底板定位孔12、中板10上的中板定位孔8与护筒14的底座定位孔15的垂直位置相同，各孔直径与销钉17钉身直径相同。保证护筒能准确固定于底板和中板之上。

所述底板11下设有3个可调节支座13，通过可调节支座13使顶板4上的水平气泡3水平居中，保证仪器水平。让松散土体在护筒14内处于水平状态下均匀受压。

所述底板11为带定位孔的圆形不锈钢板，用于定位放置可拆卸的护筒14。

所述导筒16、护筒14和压饼6为不锈钢材质，保证操作过程不发生形变。

底板11、中板10、顶板4以及4根支撑立柱7均为不锈钢材质，保证仪器的稳定与牢固。

顶板4，中板10和底板11均为厚5cm的不锈钢板。

制样方法及过程：

制样时，将导筒16扣在护筒14上，再将护筒14放置于底板上，转动护筒14使底座定位孔15与底板11上底板定位孔12一一对齐，将销钉17贯穿插入底座的底座定位孔15与底板11上的底板定位孔12固定后，称量一定质量的土样装入导筒16和护筒14中，土体不可溢出导筒16。装配好对应压饼6后，开动电动液压千斤顶1将压饼6压下至分层压实指定的每一层高度，重复此操作直至土体压实装满整个护筒14。完成压样后，升起活塞杆5，除下销钉14拆下护筒14。将导筒16取下，把装有土样的护筒14倒置于中板10的圆孔9中，转动护筒14使护筒14的底座定位孔15与中板10的中板定位孔8一一对齐，将销钉17贯穿插入护筒14的底座定位孔15与中板10的中板定位孔8固定后，开动千斤顶1用压饼6将护筒14中的土样推出，制样完成。

上述实施例的描述是方便人们理解和应用本发明，本发明的保护范围不受实施例所限制，任何人对本发明做出的改进和修改都应视为本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，包括电动液压千斤顶、水平气泡、顶板、加长活塞杆、压饼、中板以及底板，其特征在于，具体结构和连接方式为：所述电动液压千斤顶和水平气泡安装在顶板上，电动液压千斤顶与加长活塞杆连接，顶板通过支撑立柱的上节柱与中板连接；中板通过支撑立柱的下节柱与底板连接，底板设有可调节支座和用于安装护筒的底板定位孔，中板设有可倒置护筒的圆孔及中板定位孔，加长活塞杆上设有刻度，加长活塞杆通过螺纹与压饼连接。

2.如权利要求1所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，其特征在于，所述护筒上端设有卡口，该卡口与导筒的内卡口紧密接合，护筒下端为底座，底座上设有定位孔。

3.如权利要求1所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，其特征在于，所述护筒的内外直径与导筒的内外直径相同，护筒的底座外径比护筒主体本身外径大2cm，护筒外直径与中板上的圆孔的直径相同，护筒的内直径与压饼的直径相同，护筒的高度和内直径与三轴试验要求制备土样的高度和直径相同。

4.如权利要求1所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，其特征在于，所述电动液压千斤顶设有电子开关。

5.如权利要求1所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，其特征在于，所述护筒倒置于圆孔中，通过护筒的底座卡在中板上，护筒的底座定位孔与中板的中板定位孔一一对应，通过销钉将护筒与中板固定。

6.如权利要求1所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，其特征在于，所述底板上设有三个底板定位孔，护筒的底座定位孔与底板上的底板定位孔一一对应，通过销钉将护筒与底板固定，保证活塞杆及压饼下压时定位准确。

7.如权利要求1所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，其特征在于，所述底板上的底板定位孔、中板上的中板定位孔与护筒的底座定位孔的垂直方向位置相同，各孔直径与销钉钉身直径相同。

8.如权利要求1所述的三轴试验专用可制备高密度扰动土样的制样器，其特征在于，所述底板下设有3个可调节支座，通过可调节支座使顶板的水平气泡水平居中，让松散土体在护筒内处于水平状态，能够均匀受压。