CN107024373A - 一种三轴切土器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三轴切土器装置，涉及土工试验中三轴压缩试验试样的制备，其特征在于所述三轴切土器装置包括土样约束装置、切土器、推土器、橡皮套环。本发明的三轴切土器替代了常规操作下人工用钢丝锯或土刀缓慢的切削试样，通过切土器与推土器的配合能大大提高制样的效率与质量，并能解放一定的人力，降低操作人员的操作难度。

Description

一种三轴切土器装置
技术领域
本发明涉及到土工试验方法标准中“三轴压缩试验”试样制备所采用的方法技术领域，具体涉及一种用于制作三轴试验试样的三轴切土器装置及其切土方法。
技术背景
随着城市建设的快速发展和交通、港口、码头等行业的蓬勃兴起，岩土工程勘察在建设中发挥着必不可少的作用，在岩土工程勘察中，为了测定土体的抗剪强度，通常采用三轴压缩试验的方法，而三轴试验方法中试样的制备是一个颇为麻烦的环节，通常是将10cm的土样固定在一个装置上，通过旋转切土台人工一点点的切削试样以达到三轴试验的试样要求，在人工切削的过程中，效率低下，且人为操作，如钢丝锯的力度、切削的角度等影响都很大，很难保证对试样不扰动，所以存在一定的弊病有待改进，随着工程量的增大，传统的三轴试样制备对人力的需求也就越来越大，越来越不能满足工程的需求。
发明内容
本发明提供了一种三轴切土器装置，目的在于解决三轴压缩试验试样制备效率低下、耗费人力物力大的缺点。该切土器不仅结构简单、拆卸容易、操作方便，而且成本低廉，在实际试验中效果较好。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种三轴切土器装置，其特征在于所述三轴切土器装置包括
土样约束装置，所述土样约束装置包括底座以及安装在底座内的约束桶，所述约束桶用于装设土样；
切土器，所述切土器包括为与所述约束桶配合设计的三叶固定器，所述三叶固定器包括呈Y形设置的三片薄形钢片，所述三片薄形钢片夹角内刚性焊接三个圆管状切土筒，所述切土器用于切削装设在约束桶内的土样，并在圆管状切土筒中形成三轴试样；
推土器，所述推土器为与所述圆管状切土筒配合设置的圆柱形结构，用于将所述三轴试样从管状切土筒内推出；
橡皮套环，所述的橡皮套环呈扁平环形设计，与圆管状切土筒的内径一致，可套设在圆管状切土筒底部，用于接收推土器推出的三轴试样。
根据本发明的优选实施例，土样约束装置的底座外轮廓为圆角矩形，且底座上有直径略大于约束桶外径的圆形凹槽，以使得约束桶得以顺利安置在所述圆形凹槽内，约束桶为和土样直径相当的刚性套筒，且内壁光滑。
根据本发明的优选实施例，底座高度为0.8~1.5cm，圆形凹槽深度为1mm，约束桶高度为8~12cm。
根据本发明的优选实施例，所述呈Y形设置的三片薄形钢片中任意两片薄形钢片之间的夹角为120°。
根据本发明的优选实施例，切土器的三叶固定器中三片薄形钢片的宽度略小于约束桶的半径，以保证切土器能顺利插入约束桶中，三个圆管状切土筒的内径与三轴试样直径相当，切土装置的三片薄形钢片与圆管状切土筒一侧均设置刃口以保证切土顺滑。
根据本发明的优选实施例，推土器为直径同三轴试样相当的两端封口的圆柱体，且所述圆柱体表面光滑，以保证管状切土筒中的三轴土样能够在不扰动的情况下被顺利推出。
根据本发明的优选实施例，橡皮套环的内径略大于圆管状切土筒刃口的直径而与圆管状切土筒的外径相当，以使得橡皮套环得以套设在圆管状切土筒刃口外，并保证推土时橡皮套环能够稳定的接住推土器推出的三轴试样。
本发明提供了一种三轴切土器装置的切土方法，目的在于解决三轴压缩试验试样制备效率低下、耗费人力物力大的缺点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种三轴切土器装置的切土方法，包括以下步骤：
A、在约束桶和切土器的内壁抹上一层润滑剂，将土样塞入约束桶内；
B、将切土器按竖直向下的方向缓慢插入约束桶中，保持切土器的中心轴线与约束桶圆环的中心轴线相吻合，再将切土器压入土样中，从而在切土器的圆管状切土筒内得到三轴试样；
C、提起切土器，将已经套好橡皮套的橡皮套环固定于圆管状切土筒底部，将推土器插入圆管状切土筒，将其中的三轴试样推入橡皮套内，完成三轴试样的制备工作。
根据本发明的优选实施例，所述润滑剂为凡士林。
本发明的三轴切土器装置替代了常规操作下人工用钢丝锯或土刀缓慢的切削试样，通过切土器与推土器的配合能大大提高制样的效率与质量，并能解放一定的人力，降低操作人员的操作难度。
本发明与现有技术相比有以下优点：
1、本发明的三轴切土器装置原理简单、直观，一推一压，不仅节约了人工用钢丝锯、切土刀等切土的时间，还保证了试样的质量。
2、本发明的三轴切土器保证了有限的土样能制备更多的三轴试样，是传统人工切土的三倍。传统采用钢丝锯切土，一个30cm的试样最多切出三个三轴试样，而采用新型三轴切土器，一个30cm的常规试样最多可以切出9个三轴试样。
3、本发明的三轴切土器结构简单，便于携带、方便操作、易于拆卸而且成本较低，在实际试验中效果较好。
4、本发明的三轴切土器能最大程度的减小试样的扰动，从而使得试样保持很好的质量。
附图说明
图1新型三轴切土器装置示意图。
图2土样约束装置的俯视图。
图3土样约束装置的平视图。
图4 切土器的俯视图。
图5切土器的平视图。
图6推土器示意图。
图7橡皮套环示意图。
上述图中：1-底座、2-约束桶、3-三叶固定器、4-切土筒、5-推土器、6-橡皮套环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为本发明一实施例的三轴切土器整体结构图。本发明的三轴切土器装置包括土样约束装置、切土器、推土器5，橡皮套环6，其中土样约束装置又包括底座1和约束桶2，切土器包括三叶固定器3和切土筒4。
本实施例中，土样约束装置如图2和图3所示，该土样约束装置由两部分组成，包括底座1和约束桶2，其中底座1高度为1cm，其表面设置有一圆形凹槽，所述圆形凹槽深度为1mm，圆形凹槽直径略大于约束桶外径，以使得约束桶得以顺利安置在所述圆形凹槽内，约束桶为和常规土样直径相当，高度为10cm的刚性套筒，且内壁较为光滑保证了常规土样能顺利的导入其中，圆角正方体形状的底座，便于维持整个体系的稳定性，约束桶便于约束住土样。
切土器如图4和图5所示，该切土器包括三叶固定器3和切土筒4，其中三叶固定器3包括三片薄形钢片，所述三片薄形钢片按120°的角度均匀拼接而成，三片薄形钢片的内角均匀镶嵌三个圆管状切土筒，圆管状切土筒与三片薄形钢片的一侧均设置刃口，便于切削土体。
如图6所示，推土器为两端封口的与试样大小相当的圆柱体，一般采用实心圆柱，便于推出土体，且足够光滑，以保证切土器圆柱构件中的三轴土样能够在不扰动的情况下被顺利推出至橡皮套环内。
如图7所示，所述的橡皮套环呈扁平环形设计，套环的内径略大于切土器刃口的直径而与切土器圆柱体的外径相当，保证推土时橡皮套环能够稳定的接住推土器推出的三轴试样。
为了说明新型三轴切土器装置的操作过程，本发明通过将一个土样制作一个标准的三轴压缩实验试样来进行说明。
在约束桶和切土器的内壁抹上一层凡士林，将取好的30cm长试样均匀切成10cm一段，将10cm长的土样塞入约束桶内，操作的时候尽量减小对土体的扰动。在将土样装入约束桶后， 用双手将切土器按竖直向下的方向缓慢插入约束桶中，尽量保持切土器的中心轴线与约束桶圆环的中心轴线相吻合，再用手均匀的往下将切土器压入土样中，随后提起切土器，将已经套好橡皮套的橡皮套环固定于切土器的刃口上，最后用推土器将切土器中的三轴试样推入橡皮套内，完成三轴试样的制备工作。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三轴切土器装置，其特征在于所述三轴切土器装置包括
土样约束装置，所述土样约束装置包括底座以及安装在底座内的约束桶，所述约束桶用于装设土样；
切土器，所述切土器包括为与所述约束桶配合设计的三叶固定器，所述三叶固定器包括呈Y形设置的三片薄形钢片，所述三片薄形钢片夹角内刚性焊接三个圆管状切土筒，所述切土器用于切削装设在约束桶内的土样，并在圆管状切土筒中形成三轴试样；
推土器，所述推土器为与所述圆管状切土筒配合设置的圆柱形结构，用于将所述三轴试样从管状切土筒内推出；
橡皮套环，所述的橡皮套环呈扁平环形设计，与圆管状切土筒的内径一致，可套设在圆管状切土筒底部，用于接收推土器推出的三轴试样。
2.如权利要求1所述的三轴切土器装置，其特征在于土样约束装置的底座外轮廓为圆角矩形，且底座上有直径略大于约束桶外径的圆形凹槽，以使得约束桶得以顺利安置在所述圆形凹槽内，约束桶为和土样直径相当的刚性套筒，且内壁光滑。
3.如权利要求2所述的三轴切土器装置，其特征在于底座高度为0.8~1.5cm，圆形凹槽深度为1mm，约束桶高度为8~12cm。
4.如权利要求1所述的三轴切土器装置，其特征在于所述呈Y形设置的三片薄形钢片中任意两片薄形钢片之间的夹角为120°。
5.如权利要求4所述的三轴切土器装置，其特征在于切土器的三叶固定器中三片薄形钢片的宽度略小于约束桶的半径，以保证切土器能顺利插入约束桶中，三个圆管状切土筒的内径与三轴试样直径相当，切土装置的三片薄形钢片与圆管状切土筒一侧均设置刃口以保证切土顺滑。
6.如权利要求1所述的三轴切土器装置，其特征在于推土器为直径同三轴试样相当的两端封口的圆柱体，且所述圆柱体表面光滑，以保证管状切土筒中的三轴土样能够在不扰动的情况下被顺利推出。
7.如权利要求1所述的三轴切土器装置，其特征在于橡皮套环的内径略大于圆管状切土筒刃口的直径而与圆管状切土筒的外径相当，以使得橡皮套环得以套设在圆管状切土筒刃口外，并保证推土时橡皮套环能够稳定的接住推土器推出的三轴试样。
8.如权利要求1所述的三轴切土器装置的切土方法，其特征在于所述切土方法包括以下步骤：
A、在约束桶和切土器的内壁抹上一层润滑剂，将土样塞入约束桶内；
B、将切土器按竖直向下的方向缓慢插入约束桶中，保持切土器的中心轴线与约束桶圆环的中心轴线相吻合，再将切土器压入土样中，从而在切土器的圆管状切土筒内得到三轴试样；
C、提起切土器，将已经套好橡皮套的橡皮套环固定于圆管状切土筒底部，将推土器插入圆管状切土筒，将其中的三轴试样推入橡皮套内，完成三轴试样的制备工作。
9.如权利要求8所述的三轴切土器装置的切土方法，其特征在于，所述润滑剂为凡士林。
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