CN108007951A - 一种加长型三轴制样和饱和装置及使用方法 - Google Patents
一种加长型三轴制样和饱和装置及使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于岩土力学三轴试验试样制备技术领域，涉及一种加长型三轴制样和饱和装置及使用方法。该装置包括对开主圆模和固定架；对开主圆模包括对开模、试样顶面保护圆环、可拆式土样分离对开模、土样切分器和土样增高器；固定架包括上固定盖、下固定盖和饱和盖。本发明实现了在一个土样上同时进行SEM试验和力学性质测试，其通过土样增高器来获取额外的土样进行SEM试验；通过可拆式土样分离对开模和土样切分器来进行两部分土样的分离；通过试样顶面保护圆环保证下部土样表面平整性，满足各方面试验要求。
Description
技术领域
本发明属于岩土力学三轴试验试样制备技术领域，特别涉及一种加长型三轴制样和饱和装置及使用方法。
背景技术
当前扫描电镜SEM已经广泛应用于土体微观结构的分析，但是传统制样方法制备的试样是直接应用于三轴试验中的。对于SEM试验，所用土样很小，并且一般徒手掰开，因此剩余土样是无法再进行三轴试验的，造成较大浪费，此外，在试样均一性较差时，也将导致试样的微观结构与宏观力学性质无法有效对比，因此在同一试样上实现SEM试样和三轴试验是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于：为解决上述现有技术中的技术问题，提供一种经济、可靠的三轴制样和饱和装置，其能够同时满足SEM和三轴试验的需要，减少浪费、增加数据可靠性。
本发明采用的技术方案：
一种加长型三轴制样和饱和装置，包括对开主圆模和固定架；
所述的对开主圆模，为对称结构，包括对开模1、试样顶面保护圆环6、可拆式土样分离对开模9、土样切分器13和土样增高器17；
所述的对开模1是半圆柱体，两个对开模1组合成对开主圆模的主体空腔结构；对开模1的顶部设有搭接平台a5，搭接平台a5上对称设有两个定位凸台3；对开模1的顶部的外侧壁上，开有定位螺栓孔a2；对开模1中部的外侧壁设有固定槽4，卡箍通过固定槽4将两个对开模1固定在一起；
所述的试样顶面保护圆环6下部的内侧壁上对称开有定位凹槽a7和定位凹槽b8，与对开模1上的定位凸台3相配合，卡固在对开模1顶部；
所述的可拆式土样分离对开模9是中空半圆柱体，两个可拆式土样分离对开模9组合成空腔结构；可拆式土样分离对开模9内侧壁设有半环形的搭接平台b12，可拆式土样分离对开模9外侧壁上对称开有定位螺栓孔b10和定位螺栓孔c11，分别位于搭接平台b12的顶部和底部；定位螺栓孔b10与土样增高器17上的定位螺栓孔e20相对应，定位螺栓孔c11与对开模1上的定位螺栓孔a2相对应；
所述的土样切分器13是中空半圆柱体，两个土样切分器13组合成空腔结构；土样切分器13的内侧壁设有半环形的搭接平台c15，搭接平台c15的内侧壁上设有土样切割片16；土样切分器13的外侧壁上开有定位螺栓孔d14；
所述的土样增高器17是圆柱体，内部为空腔结构，顶部对称开有固定螺栓孔a18和固定螺栓孔b19，根据需要，通过螺栓将金属圆片33固定在土样增高器17上；所述的土样增高器17上对称开有定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21；
所述的对开模1竖直放置，试样顶面保护圆环6安装在对开模1的顶端，定位凹槽a7和定位凹槽b8卡在定位凸台3上；所述的可拆式土样分离对开模9套装于土样增高器17、试样顶面保护圆环6和部分对开模1外，搭接平台b12位于试样顶面保护圆环6与土样增高器17之间；可拆式土样分离对开模9的上端面与土样增高器17的上端面平齐；通过螺栓与定位螺栓孔c11、定位螺栓孔a2，将可拆式土样分离对开模9与对开模1固定连接；所述的土样增高器17安装在可拆式土样分离对开模9的空腔内，位于搭接平台b12上，通过螺栓与定位螺栓孔b10、定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21，将土样增高器17与可拆式土样分离对开模9固定连接；
所述的固定架包括上固定盖22、下固定盖25和饱和盖30；所述的上固定盖22是阶梯式圆环，对称开有通孔a23和通孔b24；所述的下固定盖25是阶梯式圆环，对称开有固定螺栓孔c26和固定螺栓孔d27；螺栓a28和螺栓b29分别固定于固定螺栓孔c26和固定螺栓孔d27中，并分别通过通孔a23和通孔b24，使上固定盖22和下固定盖25连接成一体；所述的饱和盖30是阶梯式圆环，对称开有通孔c31和通孔d32；所述的上固定盖22的阶梯内侧壁与可拆式土样分离对开模9、土样增高器17配合；所述的下固定盖25的内侧壁与对开模1的底端相配合。
所述的试样顶面保护圆环6，外径51.1mm，高6mm；第一阶直径39.1mm，高3mm，第二阶直径45.1mm，高3mm；所述的定位凹槽a7和定位凹槽b8，宽2mm，高3mm。
所述的可拆式土样分离对开模9，内径51.1mm，高30mm；所述的搭接平台b12为圆环状薄片，内径39.1mm，外径51.1mm，高2mm。
所述的土样切分器13，两个组合成空腔结构，空腔内径51.1mm，高17mm；所述的搭接平台c15,为圆环状薄片，内径39.1mm，外径51.1mm，高1mm；所述的土样切割片16，为圆环状薄片，内径31.1mm，外径39.1，高1mm，边缘处开刃。
一种加长型三轴制样和饱和装置的使用方法，在制样时，先将两个对开模1通过在固定槽4处安装卡箍将其固定；螺栓a28和螺栓b29分别固定于固定螺栓孔c26和固定螺栓孔d27中；在下固定盖25内依次放入透水石34和滤纸，将固定好的对开模1放入下固定盖25中；将试样顶面保护圆环6通过定位凹槽a7和定位凹槽b8与定位凸台3结合，使试样顶面保护圆环6与对开模1固定连接；将可拆式土样分离对开模9放置在试样顶面保护圆环6上，通过螺栓以及定位螺栓孔c11和定位螺栓孔a2，使可拆式土样分离对开模9与对开模1相连接；将土样增高器17安装在可拆式土样分离对开模9内部，通过螺栓、定位螺栓孔b10、定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21，将土样增高器17与可拆式土样分离对开模9相连接；放置上固定盖22，螺栓a28和螺栓b29分别通过通孔a23和通孔b24，并通过螺母紧固，使上固定盖22与可拆式土样分离对开模9、土样增高器17顶端配合；
按规范方法制样，用饱和盖30替换上固定盖22，并在土样上部依次放置滤纸和透水石34；
真空饱和土样，将饱和盖30取下，通过螺栓、固定螺栓孔a18和固定螺栓孔b19，将金属圆片33固定在土样增高器17上；将可拆式土样分离对开模9拆下，通过螺栓、定位螺栓孔d14、定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21，将土样切分器13与土样增高器17相连接，保证土样切割片16完全切入土样中；握住土样切分器13，将土样增高器17所包裹的土样与整个土样分离，保持原状备用，这部分土样进行SEM试验；将试样顶面保护圆环6取下，沿对开模1上表面，将土样表面刮平，备用，这部分土样进行三轴相关力学试验。
本发明的有益效果是：本发明解决了一个土样无法同时进行SEM试验和力学性质测试的问题。其通过土样增高器来获取额外的土样进行SEM试验；通过可拆式土样分离对开模和土样切分器来进行两部分土样的分离，保证分离后土样不受大的扰动；通过试样顶面保护圆环保证下部土样表面平整性，满足各方面试验要求。
附图说明
图1为本发明一种加长型三轴制样和饱和装置的主视图。
图2为本发明对开模的主视图。
图3为本发明对开模的俯视图。
图4为本发明试样顶面保护圆环的俯视图。
图5为本发明可拆式土样分离对开模的主视图。
图6为本发明可拆式土样分离对开模的俯视图。
图7为本发明土样切分器的主视图。
图8为本发明土样切分器的俯视图。
图9为本发明土样增高器的主视图。
图10为本发明土样增高器的俯视图。
图11为本发明固定架的主视图。
图12为本发明饱和盖的主视图。
图中：1对开模；2定位螺栓孔a；3定位凸台；4固定槽；5搭接平台a；
6试样顶面保护圆环；7定位凹槽a；8定位凹槽b；
9可拆式土样分离对开模；10定位螺栓孔b；11定位螺栓孔c；
12搭接平台b；13土样切分器；14定位螺栓孔d；15搭接平台c；
16土样切割片；17土样增高器；18固定螺栓孔a；19固定螺栓孔b；
20定位螺栓孔e；21定位螺栓孔f；22上固定盖；23通孔a；24通孔b；
25下固定盖；26固定螺栓孔c；27固定螺栓孔d；28螺栓a；29螺栓b；
30饱和盖；31通孔c；32通孔d；33金属圆片；34透水石。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案对本发明进行详细说明。
参照图1-12，本发明一种加长型三轴制样和饱和装置，包括对开主圆模、固定架；
所述的对开主圆模，为对称结构，包括对开模1、试样顶面保护圆环6、可拆式土样分离对开模9、土样切分器13和土样增高器17；
所述的对开主圆模，为对称结构，包括对开模1、试样顶面保护圆环6、可拆式土样分离对开模9、土样切分器13和土样增高器17；
所述的对开模1是半圆柱体，两个对开模1组合成对开主圆模的主体空腔结构；对开模1的顶部设有搭接平台a5，搭接平台a5上对称设有两个定位凸台3；对开模1的顶部的外侧壁上，开有定位螺栓孔a2；对开模1中部的外侧壁设有固定槽4，卡箍通过固定槽4将两个对开模1固定在一起；
所述的试样顶面保护圆环6下部的内侧壁上对称开有定位凹槽a7和定位凹槽b8，与对开模1上的定位凸台3相配合，卡固在对开模1顶部；
所述的可拆式土样分离对开模9是中空半圆柱体，两个可拆式土样分离对开模9组合成空腔结构；可拆式土样分离对开模9内侧壁设有半环形的搭接平台b12，可拆式土样分离对开模9外侧壁上对称开有定位螺栓孔b10和定位螺栓孔c11，分别位于搭接平台b12的顶部和底部；定位螺栓孔b10与土样增高器17上的定位螺栓孔e20相对应，定位螺栓孔c11与对开模1上的定位螺栓孔a2相对应；
所述的土样切分器13是中空半圆柱体，两个土样切分器13组合成空腔结构；土样切分器13的内侧壁设有半环形的搭接平台c15，搭接平台c15的内侧壁上设有土样切割片16；土样切分器13的外侧壁上开有定位螺栓孔d14；
所述的土样增高器17是圆柱体，内部为空腔结构，顶部对称开有固定螺栓孔a18和固定螺栓孔b19，根据需要，通过螺栓将金属圆片33固定在土样增高器17上；所述的土样增高器17上对称开有定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21；
所述的对开模1竖直放置，试样顶面保护圆环6安装在对开模1的顶端，定位凹槽a7和定位凹槽b8卡在定位凸台3上；所述的可拆式土样分离对开模9套装于土样增高器17、试样顶面保护圆环6和部分对开模1外，搭接平台b12位于试样顶面保护圆环6与土样增高器17之间；可拆式土样分离对开模9的上端面与土样增高器17的上端面平齐；通过螺栓与定位螺栓孔c11、定位螺栓孔a2，将可拆式土样分离对开模9与对开模1固定连接；所述的土样增高器17安装在可拆式土样分离对开模9的空腔内，位于搭接平台b12上，通过螺栓与定位螺栓孔b10、定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21，将土样增高器17与可拆式土样分离对开模9固定连接；
所述的固定架包括上固定盖22、下固定盖25和饱和盖30；所述的上固定盖22是阶梯式圆环，对称开有通孔a23和通孔b24；所述的下固定盖25是阶梯式圆环，对称开有固定螺栓孔c26和固定螺栓孔d27；螺栓a28和螺栓b29分别固定于固定螺栓孔c26和固定螺栓孔d27中，并分别通过通孔a23和通孔b24，使上固定盖22和下固定盖25连接成一体；所述的饱和盖30是阶梯式圆环，对称开有通孔c31和通孔d32；所述的上固定盖22的阶梯内侧壁与可拆式土样分离对开模9、土样增高器17配合；所述的下固定盖25的内侧壁与对开模1的底端相配合。
一种加长型三轴制样和饱和装置的使用方法，在制样时，先将两个对开模1通过在固定槽4处安装卡箍将其固定；螺栓a28和螺栓b29分别固定于固定螺栓孔c26和固定螺栓孔d27中；在下固定盖25内依次放入透水石34和滤纸，将固定好的对开模1放入下固定盖25中；将试样顶面保护圆环6通过定位凹槽a7和定位凹槽b8与定位凸台3结合，使试样顶面保护圆环6与对开模1固定连接；将可拆式土样分离对开模9放置在试样顶面保护圆环6上，通过螺栓以及定位螺栓孔c11和定位螺栓孔a2，使可拆式土样分离对开模9与对开模1相连接；将土样增高器17安装在可拆式土样分离对开模9内部，通过螺栓、定位螺栓孔b10、定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21，将土样增高器17与可拆式土样分离对开模9相连接；放置上固定盖22，螺栓a28和螺栓b29分别通过通孔a23和通孔b24，并通过螺母紧固，使上固定盖22与可拆式土样分离对开模9、土样增高器17顶端配合；
按规范方法制样，用饱和盖30替换上固定盖22，并在土样上部依次放置滤纸和透水石34；
真空饱和土样，将饱和盖30取下，通过螺栓、固定螺栓孔a18和固定螺栓孔b19，将金属圆片33固定在土样增高器17上；将可拆式土样分离对开模9拆下，通过螺栓、定位螺栓孔d14、定位螺栓孔e20和定位螺栓孔f21，将土样切分器13与土样增高器17相连接，保证土样切割片16完全切入土样中；握住土样切分器13，将土样增高器17所包裹的土样与整个土样分离，保持原状备用，这部分土样进行SEM试验；将试样顶面保护圆环6取下，沿对开模1上表面，将土样表面刮平，备用，这部分土样进行三轴相关力学试验。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种加长型三轴制样和饱和装置，其特征在于，包括对开主圆模和固定架；
所述的对开主圆模，为对称结构，包括对开模(1)、试样顶面保护圆环(6)、可拆式土样分离对开模(9)、土样切分器(13)和土样增高器(17)；
所述的对开模(1)是半圆柱体，两个对开模(1)组合成对开主圆模的主体空腔结构；对开模(1)的顶部设有搭接平台a(5)，搭接平台a(5)上对称设有两个定位凸台(3)；对开模(1)的顶部的外侧壁上，开有定位螺栓孔a(2)；对开模(1)中部的外侧壁设有固定槽(4)，卡箍通过固定槽(4)将两个对开模(1)固定在一起；
所述的试样顶面保护圆环(6)下部的内侧壁上对称开有定位凹槽a(7)和定位凹槽b(8)，与对开模(1)上的定位凸台(3)相配合，卡固在对开模(1)顶部；
所述的可拆式土样分离对开模(9)是中空半圆柱体，两个可拆式土样分离对开模(9)组合成空腔结构；可拆式土样分离对开模(9)内侧壁设有半环形的搭接平台b(12)，可拆式土样分离对开模(9)外侧壁上对称开有定位螺栓孔b(10)和定位螺栓孔c(11)，分别位于搭接平台b(12)的顶部和底部；定位螺栓孔b(10)与土样增高器(17)上的定位螺栓孔e(20)相对应，定位螺栓孔c(11)与对开模(1)上的定位螺栓孔a(2)相对应；
所述的土样切分器(13)是中空半圆柱体，两个土样切分器(13)组合成空腔结构；土样切分器(13)的内侧壁设有半环形的搭接平台c(15)，搭接平台c(15)的内侧壁上安装有土样切割片(16)；土样切分器(13)的外侧壁上开有定位螺栓孔d(14)；
所述的土样增高器(17)是圆柱体，内部为空腔结构，顶部对称开有固定螺栓孔a(18)和固定螺栓孔b(19)，根据需要，通过螺栓将金属圆片(33)固定在土样增高器(17)上；所述的土样增高器(17)上对称开有定位螺栓孔e(20)和定位螺栓孔f(21)；
所述的对开模(1)竖直放置，试样顶面保护圆环(6)安装在对开模(1)的顶端，定位凹槽a(7)和定位凹槽b(8)卡在定位凸台(3)上；所述的可拆式土样分离对开模(9)套装于土样增高器(17)、试样顶面保护圆环(6)和部分对开模(1)外，搭接平台b(12)位于试样顶面保护圆环(6)与土样增高器(17)之间；可拆式土样分离对开模(9)的上端面与土样增高器(17)的上端面平齐；通过螺栓与定位螺栓孔c(11)、定位螺栓孔a(2)，将可拆式土样分离对开模(9)与对开模(1)固定连接；所述的土样增高器(17)安装在可拆式土样分离对开模(9)的空腔内，位于搭接平台b(12)上，通过螺栓与定位螺栓孔b(10)、定位螺栓孔e(20)和定位螺栓孔f(21)，将土样增高器(17)与可拆式土样分离对开模(9)固定连接；
所述的固定架包括上固定盖(22)、下固定盖(25)和饱和盖(30)；所述的上固定盖(22)是阶梯式圆环，对称开有通孔a(23)和通孔b(24)；所述的下固定盖(25)是阶梯式圆环，对称开有固定螺栓孔c(26)和固定螺栓孔d(27)；螺栓a(28)和螺栓b(29)分别固定于固定螺栓孔c(26)和固定螺栓孔d(27)中，并分别通过通孔a(23)和通孔b(24)，使上固定盖(22)和下固定盖(25)连接成一体；所述的饱和盖(30)是阶梯式圆环，对称开有通孔c(31)和通孔d(32)；所述的上固定盖(22)的阶梯内侧壁与可拆式土样分离对开模(9)、土样增高器(17)配合；所述的下固定盖(25)的内侧壁与对开模(1)的底端相配合。
2.权利要求1所述的一种加长型三轴制样和饱和装置的使用方法，其特征在于，在制样时，先将两个对开模(1)通过在固定槽(4)处安装卡箍将其固定；螺栓a(28)和螺栓b(29)分别固定于固定螺栓孔c(26)和固定螺栓孔d(27)中；在下固定盖(25)内依次放入透水石(34)和滤纸，将固定好的对开模(1)放入下固定盖(25)中；将试样顶面保护圆环(6)通过定位凹槽a(7)和定位凹槽b(8)与定位凸台(3)结合，使试样顶面保护圆环(6)与对开模(1)固定连接；将可拆式土样分离对开模(9)放置在试样顶面保护圆环(6)上，通过螺栓以及定位螺栓孔c(11)和定位螺栓孔a(2)，使可拆式土样分离对开模(9)与对开模(1)相连接；将土样增高器(17)安装在可拆式土样分离对开模(9)内部，通过螺栓、定位螺栓孔b(10)、定位螺栓孔e(20)和定位螺栓孔f(21)，将土样增高器(17)与可拆式土样分离对开模(9)相连接；放置上固定盖(22)，螺栓a(28)和螺栓b(29)分别通过通孔a(23)和通孔b(24)，并通过螺母紧固，使上固定盖(22)与可拆式土样分离对开模(9)、土样增高器(17)顶端配合；
按规范方法制样，用饱和盖(30)替换上固定盖(22)，并在土样上部依次放置滤纸和透水石(34)；
真空饱和土样，将饱和盖(30)取下，通过螺栓、固定螺栓孔a(18)和固定螺栓孔b(19)，将金属圆片(33)固定在土样增高器(17)上；将可拆式土样分离对开模(9)拆下，通过螺栓、定位螺栓孔d(14)、定位螺栓孔e(20)和定位螺栓孔f(21)，将土样切分器(13)与土样增高器(17)相连接，保证土样切割片(16)完全切入土样中；握住土样切分器(13)，将土样增高器(17)所包裹的土样与整个土样分离，保持原状备用，这部分土样进行SEM试验；将试样顶面保护圆环(6)取下，沿对开模(1)上表面，将土样表面刮平，备用，这部分土样进行三轴相关力学试验。
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