CN106959231B - 一种快速制备重塑土的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速制备重塑土的装置，包括底座、盛样模具、击实器、限位器、限位筒、调微器、定位杆、传力杆和承压板：包括底座、盛样模具、击实器、限位器、限位筒、调微器、定位杆、传力杆和承压板；盛样模具固定在底座的凹槽内，击实器设置固定在传力杆底端面，限位器和限位筒组合并套装于盛样模具顶端，承压板固定在传力杆顶端面，定位杆固定在承压板两端，调微器嵌套在定位杆上，实现制样过程中细微高度的调整；定位杆长度大于限位器和限位筒的外径，以实现限制高度的作用；本发明结构简单，拆卸方便且不易损坏，操作简单高效，具有较高精度和良好的适用性，通过定位杆小小角度的旋转即可选择不同高度实现土样的多层击样。

Description

一种快速制备重塑土的装置

技术领域

本发明涉及一种制样装置，特别是涉及一种快速制备重塑土的装置，属于土木工程学科的土工试验制样领域。

背景技术

根据相关土工试验规程(SL237-1999、JTGE40-2007)，目前室内重塑土常用的制样方法分为击样法和压样法。

压样法是根据压样器的容积和要求干密度计算得到需要湿土的质量，倒入预先装好环刀的压样器内后通过活塞采用静压力将土样压紧至所需密度，得到土样密度均匀，但是压样法制样周期长，对装置要求高。

击样法是根据制样筒的容积和要求干密度计算得到需要湿土的质量，并将其倒入制样筒内，将土样一层或分层击实成样。所以击样法制样周期较短且操作简单。击样法在室内制样试验过程中得到了广泛的应用，然而在分层击样的过程中，由于制样筒的直径是固定的，为了确保土样的干密度达到预定值，需要严格控制每层土样的高度。

目前，一般通过观察直尺或游标卡尺的刻度来控制土样的高度，这样人为测量或者击样力度过大或过小使制样高度受人为因素的影响较大，给制样过程带来了不确定性，造成土样密度偏密或偏疏。因此开发一种制样尺寸精确又简单快捷的制样方法和装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有装置的不足，提供一种成本较低、适用性广、制作结构简单、操作灵活、直观方便的重塑土制样装置，实现快速精准制样的目的。

本发明包括底座、盛样模具、击实器、限位器、限位筒、调微器、定位杆、传力杆和承压板；

所述盛样模具固定在底座的凹槽内，击实器设置固定在传力杆底端面，限位器和限位筒组合并套装于盛样模具顶端，承压板固定在传力杆顶端面，定位杆固定在承压板两端，定位杆的高度与承压板高度相匹配，调微器尺寸与定位杆相适应，调微器嵌套在定位杆上，实现制样过程中细微高度的调整；所述定位杆长度大于限位器和限位筒的外径，以实现限制高度的作用；

所述定位杆和承压板、传力杆和击实器一体成型；

所述限位器为圆环体，圆环体周围具有若干限位凹槽和卡槽；限位凹槽为圆环体周围距上端等差深度的若干个竖直方向的缺口，若干个限位凹槽在圆环体表面等间隔分布，限位凹槽的缺口深度沿圆环体直径对称，限位凹槽之间的间隔与限位凹槽的宽度相同，限位凹槽上部缺口开放，如图所示，每个限位凹槽下方标注限位高度刻度；

所述限位筒为圆环体，圆环体的上端具有上部卡槽，圆环体的下端具有下部卡槽，限位筒的上部卡槽与限位器的卡槽高度相同；限位筒的内外径与限位器的内外径一致，击实器的直径和限位器的内径均与盛样模具的内径相匹配，限位器和限位筒的外径大于盛样模具的外径；

所述定位杆的尺寸与限位器的限位凹槽的宽度尺寸相匹配，通过限位器、限位器和限位筒的叠加、改变定位杆的角度对准限位器的不同高度的定位凹槽来实现每一分层土样的制样，当击实器击样后，定位杆与限位器的限位凹槽衔接实现制样；通过调微器实现击实土样高度精度的提高；所述定位杆长度大于限位器和限位筒的外径，以实现限制高度的作用；

所述传力杆为实心圆柱体，设计尺寸为：盛样模具中未装入土样时，传力杆顶端固定的定位杆与盛样模具刚好衔接。

所述盛样模具为圆柱体结构的三开模，盛样模具的高度为制样高度的.～倍。

所述底座、盛样模具、击实器、限位器、限位筒、调微器、定位杆、传力杆和承压板均采用不锈钢材料制作。

本发明的有益效果：

结构简单，拆卸方便且不易损坏，操作简单高效，具有较高精度和良好的适用性，通过定位杆小小角度的旋转即可选择不同高度实现土样的多层击样。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的底座立体示意图。

图3为本发明的底座立体剖视图。

图4为本发明的击实器、传力杆、承压板和定位杆一体成型立体结构示意图。

图5为图4中的A—A剖视图。

图6为图4中的B—B剖视图。

图7为本发明的限位器立体结构示意图.

图8为图7中C-C立体剖视图。

图9为本发明的限位筒立体结构示意图。

图10为图9中D-D立体剖视图。

图11为本发明的限位器沿剖面展开的平铺图。

图12为本发明的调微器主视图。

图13为本发明的调微器、定位杆与限位器连接时的立体结构示意图。

图中：1-底座；2-盛样模具；3-击实器；4-限位器；5-限位筒；6-调微器；7-定位杆；8-传力杆；9-承压板。

具体实施方式

如图1至图13所示，本发明包括底座1、盛样模具2、击实器3、限位器4、限位筒5、调微器6、定位杆7、传力杆8和承压板9；

如图2和图3所示，盛样模具2固定在底座1的凹槽11内，击实器3设置固定在传力杆8底端面，限位器4和限位筒5组合并套装于盛样模具2顶端，承压板9固定在传力杆8顶端面，定位杆7固定在承压板9两端，定位杆7的高度与承压板9高度相匹配，调微器6尺寸与定位杆7相适应，调微器6嵌套在定位杆7上，实现制样过程中细微高度的调整；所述定位杆7长度大于限位器4和限位筒5的外径，以实现限制高度的作用；

如图4所示，定位杆7和承压板9、传力杆8和击实器3一体成型；

如图5和图6所示，限位器4为圆环体，圆环体周围具有若干限位凹槽41和卡槽42；限位凹槽41为圆环体周围距上端等差深度的若干个竖直方向的缺口，若干个限位凹槽41在圆环体表面等间隔分布，限位凹槽41的缺口深度沿圆环体直径对称，限位凹槽41之间的间隔与限位凹槽41的宽度相同，限位凹槽41上部缺口开放，如图9所示，每个限位凹槽41下方标注限位高度刻度；

如图7和图8所示，限位筒5为圆环体，圆环体的上端具有上部卡槽51，圆环体的下端具有下部卡槽52，限位筒5的上部卡槽51与限位器4的卡槽42高度相同；限位筒5的内外径与限位器4的内外径一致，击实器3的直径和限位器4的内径均与盛样模具2的内径相匹配，限位器4和限位筒5的外径大于盛样模具2的外径；

所述定位杆7的尺寸与限位器4的限位凹槽41的宽度尺寸相匹配，通过限位器4、限位器4和限位筒5的叠加、改变定位杆7的角度对准限位器4的不同高度的定位凹槽41来实现每一分层土样的制样，当击实器3击样后，定位杆7与限位器4的限位凹槽41衔接实现制样；通过调微器6实现击实土样高度精度的提高；所述定位杆7长度大于限位器4和限位筒5的外径，以实现限制高度的作用；

传力杆8为实心圆柱体，设计尺寸为：盛样模具2中未装入土样时，传力杆8顶端固定的定位杆7与盛样模具2刚好衔接，加入土样进行击实后，如图13所示，表示此层土样击实完成时调微器6、定位杆7与限位器4刚好连接的立体结构示意图。

所述盛样模具2为圆柱体结构的三开模，盛样模具2的高度为制样高度的1.5～2倍。

所述底座1、盛样模具2、击实器3、限位器4、限位筒5、调微器6、定位杆7、传力杆8和承压板9均采用不锈钢材料制作。

考虑常规土工试验，对装置各个部件进行尺寸设定；

底座1为圆台形底座凹槽内径与盛样模具外径相匹配，内直径为65.6mm，外直径为85.6mm，底座1总高度30mm，底座平台内深15mm，外深10mm；

盛样模具2为圆柱体结构的三开模，内径61.8mm、外径65mm、高度200mm，是制样高度的1.5～2.0倍；击实器3为圆形板，直径与盛样模具2内径相匹配，为61.5mm，高度为20mm；

限位器4是一个圆环体，总高度为64mm，其中下部卡槽高度为4mm，即嵌套后有效高度为60mm，内径与盛样模具2内径尺寸一致，为61.8mm，外径尺寸为68.2mm，圆环体上面的限位凹槽41宽度相同，为9.7mm，深度等差排列分别为50mm、40mm、30mm、20mm、10mm，对应限位凹槽41下数字分别为1、2、3、4、5(cm)，表示限位器4与盛样模具2嵌套后，限位器4上每个限位凹槽41底部距盛样模具2上表端的距离分别为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm，共设10个限位凹槽41，另一半沿直径对称排列，使定位杆7下落后保持平衡，下部卡槽内径为65.6mm；

限位筒5为圆环体，总高度为54mm，其中上部卡槽51和下部卡槽52均为4mm，即嵌套后实际高度为50mm，内限位筒5径与盛样模具2、限位器4的内径尺寸相匹配，为61.8mm，外径为68.2mm，

上部卡槽51外径为65mm，下部卡槽52内径为65.6mm，限位筒5设置若干个，用于与限位器4嵌套，增加限位高度；

定位杆7长度为95mm，高度为15mm，宽度与限位器4限位凹槽41相匹配，设为8mm；

承压板9为实心圆柱体，与定位杆7一体成型，中心统一，其高度为15mm，直径为30mm；

调微器6内部尺寸与定位杆7尺寸一致，调微器6内部高度为15.6mm，调微器6内部长度为95.6mm，调微器6的下部调微片61厚度为5mm，每侧长度为30mm，总高度25mm，总长度110mm，为对称结构；

传力杆8为实心圆柱体，上表面与承压板9一体相连，下表面与击实器3一体相连，三者与定位器7一体成型，传力杆8高度为180mm，直径为20mm；

下面是利用本发明进行快速重塑土的制备示例；

1)预制备重塑土三轴试样：直径为61.8mm，高度为125mm步骤如下：

2)根据试验所需土样的含水率，计算一定土料的加水量并进行加水，拌合均匀后装入密封袋润湿24小时；

3)制样高度为125mm，分五层击实，每层高度25mm；根据制样所需含水率和干密度，称取每层需要的质量；将盛样模具的三开模均匀地涂上一层凡士林后安装至底座上；

4)将称取好的分层土样小心倒入盛样模具中并铺平整，将限位器嵌套于盛样模具进行组合，定位器、承压板、传力杆、击实器放入组合内，调微器嵌套在定位杆上，转动角度使其对准限位器标注2的限位凹槽，利用击实锤对承压板进行锤击，当定位杆与对准的限位凹槽稳定衔接时，停止加载，此层土样击实完成；

5)取出击实器，并对土样上表面进行刨毛，刨毛完成后，重复步骤4)，击实高度分别为50mm、75mm、100mm、125mm，第三、四层击实时在限位器下嵌套一个限位筒，第五层时共嵌套两个限位筒，75mm、125mm时在定位杆上嵌套调微器，每层对准的限位凹槽刻度为5、2、5、2，最后一层土样击实完毕后不需要再进行刨毛；

6)拆卸击实器限位器装置，将盛样模具三开模缓缓侧向滑移，将试样取出，小心存好待用；

本发明成本较低、适用性广、制作结构简单、操作灵活、直观方便，制样精度准确、快速，另外相较于其他重塑土制样装置，突出优点在于限位器设计先进，其限位凹槽高度的重复利用和限位筒的组合，避免直尺的平面刻度测量思维，利用高度叠加和重复实现精准限位，降低了装置制作繁琐程度，在制样过程中也减少了拆卸的步骤，直观又方便；调微器的存在也避免为提高限位精度而增加多个限位孔或限位片，既简单方便又能起到调节精度的作用。

Claims (6)

1.一种快速制备重塑土的装置，其特征在于：包括底座（1）、盛样模具（2）、击实器（3）、限位器（4）、限位筒（5）、调微器（6）、定位杆（7）、传力杆（8）和承压板（9）；

盛样模具（2）固定在底座（1）的凹槽（11）内，击实器（3）设置固定在传力杆（8）底端面，限位器（4）和限位筒（5）组合并套装于盛样模具（2）顶端，承压板（9）固定在传力杆（8）顶端面，定位杆（7）固定在承压板（9）两端，定位杆（7）的高度与承压板（9）高度相匹配，调微器（6）嵌套在定位杆（7）上；定位杆（7）长度大于限位器（4）和限位筒（5）的外径；

所述的限位器（4）为圆环体，圆环体周围具有若干限位凹槽（41）和卡槽（42）；限位凹槽（41）为圆环体周围距上端等差深度的若干个竖直方向的缺口，若干个限位凹槽（41）在圆环体表面等间隔分布，限位凹槽（41）的缺口深度沿圆环体直径对称，限位凹槽（41）之间的间隔与限位凹槽（41）的宽度相同，限位凹槽（41）上部缺口开放；

所述的限位筒（5）为圆环体，圆环体的上端具有上部卡槽（51），圆环体的下端具有下部卡槽（52），限位筒（5）的上部卡槽（51）与限位器（4）的卡槽（42）高度相同；限位筒（5）的内外径与限位器（4）的内外径一致，击实器（3）的直径和限位器（4）的内径均与盛样模具（2）的内径相匹配，限位器（4）和限位筒（5）的外径大于盛样模具（2）的外径；

所述的定位杆（7）的尺寸与限位器（4）的限位凹槽（41）的宽度尺寸相匹配，通过限位器（4）、限位器（4）和限位筒（5）的叠加、改变定位杆（7）的角度对准限位器（4）的不同高度的定位凹槽（41）来实现每一分层土样的制样，当击实器（3）击样后，定位杆（7）与限位器（4）的限位凹槽（41）衔接实现制样；通过调微器（6）实现击实土样高度精度的提高。

2.根据权利要求1所述的一种快速制备重塑土的装置，其特征在于：所述的定位杆（7）和承压板（9）、传力杆（8）和击实器（3）一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种快速制备重塑土的装置，其特征在于：所述的若干限位凹槽（41）下方标注限位高度刻度。

4.根据权利要求1所述的一种快速制备重塑土的装置，其特征在于：所述的传力杆（8）为实心圆柱体，盛样模具（2）中未装入土样时，传力杆（8）顶端固定的定位杆（7）与盛样模具（2）刚好衔接。

5.根据权利要求1所述的一种快速制备重塑土的装置，其特征在于：所述的盛样模具（2）为圆柱体结构的三开模，盛样模具（2）的高度为制样高度的1.5~2倍。

6.根据权利要求1所述的一种快速制备重塑土的装置，其特征在于：所述的底座（1）、盛样模具（2）、击实器（3）、限位器（4）、限位筒（5）、调微器（6）、定位杆（7）、传力杆（8）和承压板（9）均采用不锈钢材料制作。