CN106442068B - 一种三轴压缩试验土样脱模器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三轴压缩试验土样脱模器，包括压模部、护样部、压模针和防护部；压模部包括底座和压模杆，底座上表面开设有转动槽；护样部包括由上至下依次设置的土样搁置层、圆模脱落层和护样部转动层，土样搁置层、圆模脱落层和护样部转动层均呈圆柱形且直径依次减小，护样部转动层可转动地设置在转动槽内，土样搁置层的直径与土样的直径相等，护样部转动层的上表面设置有两根或两根以上的护样部支柱；防护部包括设置在护样部支柱的顶部垫片，垫片中设置有用于插接护样部支柱的通孔以及用于插接压模针的针孔，针孔的位置在竖直方向上与土样表面圆模的位置相对应。本发明所述的脱模器对土样伤害小，缩短了实验周期，效率高。

Description

一种三轴压缩试验土样脱模器
技术领域
本发明属于土木工程力学试验仪器领域，尤其是涉及一种三轴压缩试验土样脱模器。
背景技术
三轴试验方法中土样脱模一般采用人工脱模，其操作方法一般如下：在击样器内压实土体后，取下土样，用套筒脱下套环，在土样上下分别放上不透水石，放至一定高度，将卡刀放置圆模上，用小锤对圆模分别击打进行脱模。此过程中，操作繁琐，又由于过多的人为参与容易破坏土样导致需要重新制作土样，增加了实验周期，需要新的简易仪器来代替。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种三轴压缩试验土样脱模器，该脱模器操作简单，避免了过多人为因素对土样造成破坏并且减短了实验周期，使操作更加简单化，规范化。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种三轴压缩试验土样脱模器，所述脱模器包括压模部、护样部、压模针和防护部；
所述压模部包括底座和压模杆，所述底座上表面开设有转动槽；
所述护样部包括由上至下依次设置的土样搁置层、圆模脱落层和护样部转动层，所述土样搁置层、圆模脱落层和护样部转动层均呈圆柱形且直径依次减小，所述护样部转动层可转动地设置在转动槽内，所述土样搁置层的直径与土样的直径相等，所述护样部转动层的上表面设置有两根或两根以上的护样部支柱；
所述防护部包括设置在护样部支柱的顶部垫片，所述垫片中设置有用于插接护样部支柱的通孔以及用于插接压模针的针孔，所述针孔的位置在竖直方向上与土样表面圆模的位置相对应。
进一步的，所述底座与压模杆之间设置有支撑柱，所述支撑柱底部与底座连接，顶部与压模杆通过铰接钮铰接。
进一步的，所述圆模脱落层的直径不小于土样的直径与圆模厚度之和。
进一步的，所述压模杆的下表面连接有与压模针顶部相配合的压针帽。
进一步的，所述压模针包括针头和针体，所述针头呈球形，所述压针帽的下表面开设有向内凹陷的球形凹槽，所述球形凹槽的直径大于针头的直径。
进一步的，所述压针帽与支撑柱之间的距离与针孔在护样部转动层转动过程中与支撑柱之间的最小距离相等。
进一步的，所述底座侧壁连接有用于防止脱模过程中脱模器倾倒的脚踩架。
进一步的，所述防护部还包括橡胶块，所述橡胶块设置在护样部支柱内侧设置用于限制土样水平移动。
进一步的，所述垫片包括圆形的垫片主体和设置在垫片主体侧壁用于套接护样部支柱的套环。
进一步的，所述垫片中套环与针孔交错分布。
相对于现有技术，本发明所述的三轴压缩试验土样脱模器具有以下优势：
(1)本发明所述的三轴压缩试验土样脱模器脱模时下压压模架利用了杠杆原理，操作简单且省力；护样部中垫片和压模针的组合使用，使得在脱模过程中，圆模只能上下移动，避免了传统脱模过程中损坏土样的可能；传统的脱模方法经常采用直接敲击，容易损坏圆模上下表面及模体，本脱模器采用静压法从而保护了圆模模体；
(2)本发明的三轴压缩试验土样脱模器将三轴压缩试验进一步规范化，简单化，在试验时操作简单，避免了易造成人为误差的操作步骤，扰动三轴土样，整个过程方便简单，对土样伤害小，缩短了实验周期，效率高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的三轴压缩试验土样脱模器的整体结构示意图；
图2为本发明实施例所述的三轴压缩试验土样脱模器中压模部的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的三轴压缩试验土样脱模器中护样部的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的三轴压缩试验土样脱模器中护样部的俯视示意图；
图5为本发明实施例所述的三轴压缩试验土样脱模器中垫片的俯视示意图；
图6为本发明实施例所述的三轴压缩试验土样脱模器中压模针的俯视示意图；
附图标记说明：
1、压模部底座 2、脚踩架 3、支撑柱
4、压针帽 5、铰接钮 6、压模杆
7、转动槽 8、橡胶块 9、护样部支柱
10、土样搁置层 11、圆模脱落层 12、护样部转动层
13、针孔 14、垫片主体 15、套环
16压模针 161压模针针身 162、压模针针帽
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
因三轴试验土样的规格不同，所需要装置的规格也不尽相同，现以直径为39.1mm，高度为80mm的土样、3片圆模为例对本发明所述的脱模器进行进一步说明。
本发明所述的三轴压缩试验土样脱模器由两部分构成，分为压模部和护样部。
其中：压模部底座1是一个圆柱型实心钢块，钢块的直径为120mm，高度为20mm。钢块上表面中间开设有一个直径为80mm，高为10mm的转动槽7。转动槽7的尺寸和护样部转动层12的尺寸大小相同，使得护样部放入转动槽7中可以自由转动。
压模部底座1侧壁连接有脚踩架2，脚踩架2水平方向长度为80mm，连接处位于压模部底座1的侧壁的中部。脚踩架2的使用避免了脱模器在土样脱模过程中倾倒。
压模部的上部设置有压模架，压模架主要由支撑柱3和压模杆6通过铰接钮5铰接而成。支撑柱3和压模杆6为两根直径10mm的钢筋。其中支撑柱3垂直焊接在压模部底座1的上表面，距压模部底座1外侧的距离为5mm，长度为114mm。压模杆6与支撑柱3通过铰接钮5铰连接成一体，铰接钮5对其他方向进行约束使压模杆6只能沿竖直方向上下转动，压模杆6的长度为150mm。压模杆6的下表面距铰接钮53mm处焊接有压针帽4。压针帽4为一块直径10mm，长度6mm的圆柱形钢块，钢块的下表面设置有向内凹陷的球形凹槽，球形凹槽的直径为6mm，该球形凹槽能够与压模针针帽162充分咬合，如图1、图2所示。
其中：护样部的底座由一整块钢块制成，分为3层同轴设置的圆柱形：最底层为护样部转动层12，直径为80mm，高度为10mm；中间层为圆模脱落层11，直径为48.1mm，经过多次试验得出当圆模脱落层11高度为5mm时，压模杆6下压压模针16向圆模施力后，圆模恰好能脱落；上层为土样搁置层10，直径为39.1mm，高度为5mm。
护样部转动层12上设置有3根护样部支柱9，护样部支柱9均垂直焊接于护样部转动层12的上表面，护样部支柱9为直径为6mm，高度为114mm的钢筋。护样部支柱9均匀分布于在同一个圆上，每根护样部支柱9圆心距护样部转动层12边缘的距离为7.95mm。每根护样部支柱9上下两个部位分别突出一小块直径为5mm，长度为3mm的圆柱形钢块，并在其外侧包裹着一块长和宽为5mm，高为10mm的长方体橡胶块8。下部的橡胶块8距护样部支柱9底端的距离30mm，上部的橡胶块8距护样部支柱9上端的距离为22mm。如图3、图4所示。
护样部的3根支柱的端部设置有垫片，垫片包括垫片主体14和套环15，垫片主体14的边缘均匀设置套环15，套环15均套接在护样部支柱9的顶部，用于约束土样的上下移动。垫片的形状如图5所示，垫片的厚度为4mm，套环15内径为6mm，外径为9mm。3个套环15的圆心与垫片主体14的连接处距离为6.5mm。垫片主体14表面均匀设置有3个针孔13，用于放置压模针16，针孔13的直径为3mm，三个针孔13分布于同一个圆上，且与套环15交错分布，防止压模杆6在下压时操作人员的手与垫片表面接触导致卡手，针孔13的圆心与垫片主体14边缘处的距离为0.75mm。
压模针16放置在针孔13的位置处，如图6所示，压模针针身16长度为9mm，压模针针帽162为半球状，直径为4mm。
本发明三轴试验土样脱模器具体操作流程如下，从击样器取下被三片圆模包裹的土样，用套筒脱去套环15，放置于脱模器的护样部上，使土样与护样部的土样搁置层10对齐，圆模与圆模脱落层11外侧对齐。然后将垫片的套环15套在护样部支柱上，此时土样被护样部支柱9上的橡胶块8和垫片所约束，各个方向都不能移动。之后将压模针16放置于针孔13中，压针帽4与压模针16充分咬合。左手按住护样部支柱9，左脚踩住脚踩架，右手抓住压模架的压模杆6，下压压模杆6进行脱模。第一片圆模脱去后，抬起压模杆6，取下压模针16，左手转动护样部，将压模针16放置第二个针孔，进行脱模。最后重复上述操作脱去第三片圆模。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述脱模器包括压模部、护样部、压模针和防护部；
所述压模部包括底座和压模杆，所述底座上表面开设有转动槽；
所述护样部包括由上至下依次设置的土样搁置层、圆模脱落层和护样部转动层，所述土样搁置层、圆模脱落层和护样部转动层均呈圆柱形且直径依次减小，所述护样部转动层可转动地设置在转动槽内，所述土样搁置层的直径与土样的直径相等，所述护样部转动层的上表面设置有两根或两根以上的护样部支柱；
所述防护部包括设置在护样部支柱的顶部垫片，所述垫片中设置有用于插接护样部支柱的通孔以及用于插接压模针的针孔，所述针孔的位置在竖直方向上与土样表面圆模的位置相对应；
所述底座与压模杆之间设置有支撑柱，所述支撑柱底部与底座连接，顶部与压模杆通过铰接钮铰接；所述压模杆的下表面连接有与压模针顶部相配合的压针帽。
2.根据权利要求1所述的三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述圆模脱落层的直径不小于土样的直径与圆模厚度之和。
3.根据权利要求1所述的三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述压模针包括针头和针体，所述针头呈球形，所述压针帽的下表面开设有向内凹陷的球形凹槽，所述球形凹槽的直径大于针头的直径。
4.根据权利要求3所述的三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述压针帽与支撑柱之间的距离与针孔在护样部转动层转动过程中与支撑柱之间的最小距离相等。
5.根据权利要求1所述的三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述底座的侧壁连接有用于防止脱模过程中脱模器倾倒的脚踩架。
6.根据权利要求1所述的三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述防护部还包括橡胶块，所述橡胶块设置在护样部支柱内侧设置用于限制土样水平移动。
7.根据权利要求1所述的三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述垫片包括圆形的垫片主体和设置在垫片主体侧壁用于套接护样部支柱的套环。
8.根据权利要求1所述的三轴压缩试验土样脱模器，其特征在于：所述垫片中套环与针孔交错分布。
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