CN105510099B - 一种重型非均质重塑土制样装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于室内非均质土制样的大型制土装置。制土单元采用分级半开圆桶布局，隔水槽/垫圈及固定耳扣提高了分层填土模型的密闭性和快拆特性，保持土体试验前后完整性；底座振捣及土面修平器提高大型土体模型手动制作过程的便捷性和精确度；填土框架采用拼接式设计，多尺寸衔接能够满足各种尺寸非均匀体的内部充填；填土压实采用手旋式千斤顶压缩，螺纹旋进圈数控制压缩厚度达到控制土体密度的目的。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种室内土体制样装置，特别是用于重型非均质土的室内制作模拟装置。
背景技术
目前室内土体试验一般选用小尺寸的重塑土及原状样为样本，为方便多种基础试验的拓展和计算研究，通常参考环刀尺寸（如直径61.8mm环刀，高度20mm）制作土体，且以均质土为主或随机填充的非均质土为主，相关研究成果十分丰富且较为成熟。较大尺寸的空间定量非均质土土体样本制作具有成本高、试验拓展性小、分析模型较为匮乏的局限因素，因此相关研究成果十分缺乏，但目前随着城市建设的快速发展，各种土体类型层出不穷，例如非均质填土的研究亟待完善和发展，现有的均值土研究成果和分析模型已经很难适用于涉及相关土体工程的设计、建设。
发明内容
一、发明的目的是:
1. 利用装置制作较大尺寸非均质土体制样模型，遵照严格的操作规程（技术方案中详细列述）控制所制作土体各部分的组成成分、密度、含水率等指标。
2. 对制样后的土体进行各类土体试验并对试验后土体进行取样、观察及其他试验的深入研究。
二、要解决的技术问题：
设计出较大尺寸的土体制作模型，达到非均质土在空间布局上的定量控制，满足一般均质土制作模型对于土体连续性、密度、含水率等的控制要求，设备结构便于土体取样，进行拓展试验研究。
1.非均质土模型制作流程
非均质土的制作采用分层填筑压实的方式制作，利用连接轴、连接杆和挡土片拼装成独立的方格框架，在各方格中填充相应的设计土体，做成分区块的非均质土层，再依次向上堆填压实制成设定高度的土体模型。
将制土器底盘放置于制土器底座中心处予以固定，取一层制土器外筒安放在底盘上方，将止水环与底盘的止水垫圈对正，扣紧四处耳扣，外筒内壁涂抹薄层的凡士林。
将连接轴、不同尺寸的连接杆和挡土片拼装成方格框架（如图8），置于制土筒底层。
将调配好的各类土体分类放置，称量后依次均匀填充如各方格框内，撬动制土器底座下部的撬棍将土体振动密实。缓慢取出框架，再次震动制土器使土体均匀填充。
将土面平整器放置于制土器外筒，通过旋转螺钉调节拨片至合适高度，用销钉固定，转动手轴将土面整平，测量土体填充高度，计算相应干密度条件下土体所应向下压实的距离，将该距离转换为千斤顶旋转圈数。
将盖板缓慢平放入制土筒中，固定好千斤顶，对正盖板转轴与千斤顶端头。缓慢转动千斤顶把手使两部位紧密接触即开始记录把手转动圈数，直到设定条件为止。
取出盖板，土面进行抛毛，重复2~5步操作，进行下一层土体的填充，到达设定高度即可停止。
2.原状土模型制作流程
将准备好的原装土样放入制土器底盘中依次向上安装制土器外筒并在空隙部位填充细砂，直至外筒上缘超过土体顶部为止。
3.土工试验取样和试验
试验结束后，通过撬棍和敲击筒壁使土体松动，打开卡扣，从上至下分层掰开并提起制土筒，当所需深度处的土体露出筒壁后，采用手锯、切土刀等工具切取需要的试样，进行相关的密度、含水率、剪切强度、成分分析等试验。
三、发明的优点和积极效果:
土体制作过程简单，1~2人即可完成操作；适用性强，适合砂土、黄土、粘土、砂卵石层及复杂填土等各类土体模型的制作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是制样装置立体线框构造图。
图2是底座构造图。
图3是填土桶底盘构造图。
图4是填土桶外壁构造图。
图5是填土桶盖板构造图。
图6是手旋控制式千斤顶结构图解。
图7是土面修平器构造图。
图8是填土框架构造图。a-拼装效果图、b-支杆、c-挡土片、d-连接轴、e-连接杆。
图9是制样装置整体效果图。
其中：1-支杆、2-水平器、3-螺母、4-千斤顶支架、5-制土底盘护槽、6-撬棍支孔、7-撬棍、8-固定卡扣、9-隔水槽/垫圈、10-把手、11-隔水环、12-排水孔、13-导水槽、14-转轴、15-轴承、16-注浆孔、17-旋转把手、18-内轴端头、19-上挡板、20-下挡板螺母、21-千斤顶外桶、22-端头、23-螺旋转轴、24-拨片、25-销钉、26-支架、27-连接轴、28-连接片、29-切削片、30-连接孔。
具体实施方式：
制土器底座应该固定安放在平稳地面，利用水平尺调整地面至水平。组装制土器单元时，先为每一个支杆（1）在合适的高度安装一枚螺母（3），再将千斤顶支架（4）从上至下放入支杆，平放于螺母之上，利用水平器（2）微调螺母旋进高度使支架水平器水平，旋紧上方螺母。安放制土器底盘（图3所示仪器）时需要将仪器对正放入护槽（5）中，保证仪器中心正对千斤顶端头（22）。制土过程中需要对填充的土体进行振动，保证土体均匀，仪器和土体自重较大，不宜直接搬动，应借助撬棍（7）撬动底座四周使土体振动密实。将上层制土器外壁（图4所示仪器）放入底盘时应该将隔水环（11）与本层隔水垫圈（9）正对，再依次扣紧耳扣（8）。在装土前应使用毛刷在装土器外壁涂抹薄层凡士林，方便取土操作，避免凡士林过厚堵塞排水孔。
盖板（图5所示仪器）水平放置，转轴（14）上部凹槽须与千斤顶端头（22）对正且紧密接触。轴承（15）需要定期滴加润滑油，保证转轴转动顺滑。
千斤顶（图6所示仪器）放入支架后，上挡板（19）会自然托住千斤顶，调节下挡板螺母（20）使其紧贴支架下壁，固定千斤顶。旋转把手（17）前应认真计算向下转进距离，折算成旋转圈数。
利用制土面修平器（图7所示仪器）整平填土平面时，支架（26）四脚可直接贴合放置在制土桶边缘固定。拨片（24）可以通过围绕转轴的螺纹调整高度至合适位置，并用销钉（25）进行固定。
利用填土框架（图8所示仪器）进行不均匀土体填土操作时，连接轴（27）可提供各种长度尺寸以供备选，方便制作各种尺寸土块的框架。挡土片上粘贴有切削片（29），在拔出框架时起到切削土体侧面抛毛的作用。
Claims (3)
1.一种用于室内大型非均质土体的制样装置，利用拼装式的挡土格架达到不同土体以一定设计形式分层填筑，千斤顶均匀压实土体，振捣装置利用杠杆减轻工作负重，其特征在于:所述拼装式的挡土格架由连接轴、连接杆、支杆和挡土片组成，其中挡土片包括连接片和切削片，连接杆上开设有连接孔，挡土片与连接孔连接；所述振捣装置包括有撬棍支孔和撬棍，由于仪器和土体自重较大，不宜直接搬动，借助上述振捣装置撬动底座四周，使土体振动密实，即利用杠杆原理减轻工作负重。
2.根据权利要求1所述的制样装置，其特征是:填土圆桶对开多层布局，可完成重塑土、不规则原状土的分层填筑过程，并能方便拆装模具卸取土样。
3.根据权利要求1所述的制样装置，其特征是:土样整平器、千斤顶架水准器保证土样填筑均匀、表面水平、压实受力均匀。
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