CN107399014B - 一种软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器及其使用方法，包括支架模块、试样夹固构件和切削构件，试样夹固构件设置在支架模块内，切削构件设置在试样夹固构件内；支架模块、试样夹固构件和切削构件的轴心线相互重合；切削构件的环刀可在试样夹固构件内竖直运动。上述切削器及其使用方法实现了软黏土空心圆柱试样的顶端和底部的精确对齐，保证切削内壁的直线性；同时操作者只需转动手柄即可完成切削过程，操作简单，保证切削的均匀性。

Description

一种软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器及其使用方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域中试样制备技术，尤其是涉及一种软黏土空心圆

柱试样内芯螺旋切削器及其使用方法。

背景技术

随着对波浪荷载、交通荷载、地震荷载的研究日趋深入，土在复杂应力条件下的力学性质愈发重要。空心圆柱试样的复杂应力路径下土体单元的力学性质的研究，为了解包括主应力轴旋转在内的复杂应力条件下土体基本性状提供了前提条件。而空心圆柱体试样的好坏直接影响着试验结果的精确性，因此标准的空心圆柱试样的制作对研究的成功起着决定性作用。

重塑试样能够反映出原位地基土的结构特性、应力状态和应力历史等，是室内试验的首选试样，中国专利201420668288.5和中国专利201420667584.3分别说明了空心圆柱体的制作和切削的相关装置。

以上专利所提供的装置能一次性完成试样的切削，但在切削试样时具有以下不足 ：（1）钻杆两端未固定，在切削时容易产生倾斜，使得空心圆柱体试样的顶部和底部壁厚不同；（2）切削过程中钻杆要边旋转边上升，切削的程度难以把握且操作过于繁琐复杂；（3）在空心粗样已经得到的情况下，刀片起到的作用不大，切削主要靠环刀，这使得装置过于复杂；（4）虽然中国专利201420667584.3已经采用两段固定的钻杆，但是由于要切削整个空心圆柱内壁面，这使得钻杆长度过长，操作不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种软黏土空心圆

柱试样内芯螺旋切削器及其使用方法，实现了软黏土空心圆柱试样的顶端和底部的精确对齐，保证切削内壁的直线性；同时操作者只需转动手柄即可完成切削过程，操作简单，保证切削的均匀性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器，包括支架模块、试样夹固构件和切削构件，所述试样夹固构件设置在支架模块内，所述切削构件设置在试样夹固构件内；所述支架模块、试样夹固构件和切削构件的轴心线相互重合；所述切削构件的环刀可在试样夹固构件内竖直运动。支架模块为可拆卸式，主要以螺纹连接的方式组合在一起。

作为本发明进一步改进的，所述支架模块包括基座、支柱和顶盖；所述支柱固定在基座上，所述顶盖可拆卸的设置在支柱的上端；所述支柱为变径柱体；变径柱体上分段设有若干外螺纹杆，各外螺纹杆的杆径从上到下依次变小。

作为本发明进一步改进的，所述试样夹固构件包括试样托、试样盖和试样钢模，所述试样托、试样盖设置在支柱上，所述试样钢模设置在试样托和试样盖之间。

作为本发明进一步改进的，所述切削构件包括升降驱动杆、环刀、导向杆和底座，所述底座设置在支架模块的底部，所述导向杆设置在基座和顶盖之间；所述升降驱动杆一端设置在底座上，另一端设置在顶盖上；所述环刀设置在升降驱动杆上，升降驱动杆带动环刀沿导向杆竖直运动。

作为本发明进一步改进的，所述试样托上端面内设有水准圆气泡；所述试样盖上端面设有水准圆气泡。水准圆气泡的数量为3或5个，均突出于试样盖的上端面内，方便观察。

作为本发明进一步改进的，所述环刀上设有导向杆孔和螺旋杆孔，所述螺旋杆孔的圆孔壁设有内螺纹，安装维护方便。

作为本发明进一步改进的，所述升降驱动杆为螺旋杆或气缸或液压缸，如选择气缸或液压缸，切削器既可以实现自动切削作业。

作为本发明进一步改进的，包括以下步骤：

（1）首先将支架模块水平放置，然后将试样托套装在支柱上，调节试样托的水平度使水准圆气泡居中；

（2）将切削构件安装到位，调试环刀在导向杆上的运行状态，保证螺旋杆转动顺畅；

（3）将套上试样钢模的空心圆柱体试样放在试样托的圆形凹槽中，让后将试样盖安装到位；

（4）将试样钢模与试样托固定在一起；

（5）调节试样盖的水平度使水准圆气泡居中；

（6）再将顶盖安装到位，确保导向杆和支柱同时垂直于顶盖；

（7）匀速转动升降驱动杆，使环刀均速地向上运动，以切削空心圆柱体试样的内壁；切削完毕后，反转升降驱动杆，环刀退回至起始位置。

作为本发明进一步改进的，所述试样托包括可圆周旋转的旋转盘，试样钢模紧压在旋转盘上。旋转盘与钢模一起旋转，操作者可以使用手直接转动旋转盘。

作为本发明进一步改进的，所述试样盖包括可圆周旋转的旋转盘，该旋转盘紧压在钢模上。旋转盘与钢模一起旋转，可以直接使用手动直接转动旋转盘。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

实现了软黏土空心圆柱试样的顶端和底部的精确对齐，保证切削内壁的直线性和均匀性；同时操作者只需转动手柄即可完成切削过程，操作简单，保证切削的均匀性。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1是本发明的整体结构示意图;

图2是本发明的基座的俯视图;

图3是本发明的环刀横截面图和半剖图;

图4是本发明的试样托的俯视图和半剖图;

图5是本发明的顶盖的俯视图和半剖图。

图中：1、螺旋杆；2、旋转把手；3、导向杆固定螺母；4、导向杆；5、试样盖定位螺母；7、支柱；8、试样；9、试样钢模；10、试样托定位螺母；11、试样托；12、环刀；13、基座；14、圆形孔洞；15、可旋转螺旋杆接口；16、导向杆接口；17、螺旋杆孔；18、导向杆孔；19、水准圆气泡；20、固定螺母；21、旋转盘；22、顶盖；23、试样盖。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图5所示的一种软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器，包括螺旋杆1、导向杆固定螺母3、导向杆4、试样钢模9、试样托11、环刀12、基座13、固定螺母20、顶盖22和试样盖23。所述基座13设有可旋转的螺旋杆接口15和导向杆接口16。所述试样托11设有试样托定位螺母10和水准圆气泡19。所述试样盖23下侧设有试样盖定位螺母5和水准圆气泡19。所述螺旋杆1穿过基座13，试样托11，试样盖23和顶盖22，与旋转把手2相连。

环刀12上设有导向杆孔17和螺旋杆孔18，其中螺旋杆孔18的圆壁上设有内螺纹，用于环刀12的螺旋上升。

导向杆4可以通过端部的螺纹与顶盖22相连，导向杆4下端固定在基座13上。

螺旋杆1端部为有螺纹杆，可与基座13上的可旋转螺旋杆接口15配合使用。

一种软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器，其主要技术步骤如下：

（1）将基座13水平放置，再将试样托11通过其四角的圆形孔洞14套在支柱7上，通过调节试样托定位螺母1使水准圆气泡1居中。

（2）把环刀12的螺旋杆孔17和导向杆孔18对准螺旋杆1和导向杆4，使环刀12套在杆上，接着将螺旋杆1通过端部的螺旋口旋进基座上的可旋转螺旋杆接口15，两根导向杆4旋进基座上的导向杆接口16。

（3）将套上试样钢模9的空心圆柱体试样放在试样托11的圆形凹槽中；

（4）将固定螺母20通过试样托11凹槽侧壁上的圆孔将试样钢模9和试样托11结合在一起。

（5）通过调节顶盖定位螺母5使水准圆气泡19居中，同时将固定螺母20通过试样压盖23侧壁上的圆孔将试样钢模9顶盖22结合在一起；再将顶盖22对准四个圆形孔洞14，支柱7穿过导向杆孔18和螺旋杆孔17上，拧紧导向杆固定螺母3。

（6）安装完成后，匀速转动旋转把手2，使环刀12可以均速地向上运动以进行空心圆柱体内壁的切削；同时转动旋转盘21，使空心圆柱体试样随着旋转盘的转动而转动，保证切削的均匀性。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器，其特征在于：包括支架模块、试样夹固构件和切削构件，所述试样夹固构件设置在支架模块内，所述切削构件设置在试样夹固构件内；所述支架模块、试样夹固构件和切削构件的轴心线相互重合；所述切削构件的环刀可在试样夹固构件内竖直运动；

所述环刀上设有导向杆孔和螺旋杆孔，所述螺旋杆孔的圆孔壁设有内螺纹；

所述螺旋杆孔位于环刀的中心处；

所述支架模块包括基座、支柱和顶盖；所述支柱固定在基座上，所述顶盖可拆卸的设置在支柱的上端；所述支柱为变径柱体；

所述切削构件包括升降驱动杆、环刀、导向杆和底座，所述底座设置在支架模块的底部，所述导向杆设置在基座和顶盖之间；所述升降驱动杆一端设置在底座上，另一端设置在顶盖上；所述环刀设置在升降驱动杆上，升降驱动杆带动环刀沿导向杆竖直运动；

所述升降驱动杆为螺旋杆；

所述试样夹固构件包括试样托、试样盖和试样钢模，所述试样托、试样盖设置在支柱上，所述试样钢模位于试样托和试样盖之间；

所述试样托和试样钢模之间、以及试样盖和试样钢模之间均设有紧固螺钉；

所述试样托包括可圆周旋转的旋转盘，试样钢模紧压在旋转盘上；

所述试样盖包括可圆周旋转的旋转盘，该旋转盘模紧压在钢模上。

2.根据权利要求1所述的软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器，其特征在于：所述试样托上端面内设有水准圆气泡；所述试样盖上端面设有水准圆气泡。

3.一种基于权利要求1所述软黏土空心圆柱试样内芯螺旋切削器的切削方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先将支架模块水平放置，然后将试样托套装在支柱上，调节试样托的水平度使水准圆气泡居中；

（2）将切削构件安装到位，调试环刀在导向杆上的运行状态，保证螺旋杆转动顺畅；

（3）将套上试样钢模的空心圆柱体试样放在试样托的圆形凹槽中，然后 将试样盖安装到位；

（4）将试样钢模与试样托固定在一起；

（5）调节试样盖的水平度使水准圆气泡居中；

（6）再将顶盖安装到位，确保导向杆和支柱同时垂直于顶盖；

（7）匀速转动升降驱动杆，使环刀均速地向上运动，以切削空心圆柱体试样的内壁；切削完毕后，反转升降驱动杆，环刀退回至起始位置。