CN109357924A - 一种原状土的环刀试样预制装置及工作方法 - Google Patents

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    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q

Abstract

本发明公开了一种原状土的环刀试样预制装置及工作方法，本发明的装置通过将分节套筒固定在加紧装置的L型底座上，再通过水平约束装置对分节套筒进行加紧固定，最后对分节套筒进行加工，能够制作预制土样，本装置制作简单，成本低，操作方便，制备预制试样流程简单、高效、快捷。

Description

一种原状土的环刀试样预制装置及工作方法
技术领域
本发明属于土木实验研究领域，具体涉及一种原状土的环刀试样预制装置及工作方法。
背景技术
工程上和实验室实验过程中为了对原状土进行土工特性实验，其中最关键一点就是制备环刀试样。一般情况下，需要将样土装入取土盒中，然后在室内实验室打开，在切土刀的切削配合下，用环刀直接作用在整个土样上得到试样。然而用环刀在制样筒中取样时，往往会对下部土体造成扰动，甚至使下部土体开裂，导致下部土体不能再使用环刀进行取样。这样不仅会浪费土的用量，还花费了大量制取预制土样的时间，亟待对现有装置进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种原状土的环刀试样预制装置及工作方法，能够避免在使用环刀取土样时，对土样进行挤压剪切破坏。
为了达到上述目的，一种原状土的环刀试样预制装置，包括分节套筒和加紧装置；
分节套筒包括若干套筒，相邻的套筒间具有间隙，相邻的套筒间通过环箍固定连接，首端套筒的前端设置有顶盖，末端套筒的尾端设置有底盖；
加紧装置包括L型底座，L型底座上设置有水平约束装置，分节套筒水平放置在L型底座上，分节套筒的底盖与L型底座的竖直端面接触，顶盖朝向水平约束装置。
水平约束装置包括竖直固定在L型底座上的支撑杆，支撑杆上水平设置有螺旋杆，螺旋杆的一端设置有侧向约束板，另一端设置有螺旋杆转轮，支撑杆上开设有通孔，通孔内设置有内螺纹，内螺纹与螺旋杆啮合。
L型底座上设置有若干升降台，升降台上设置有竖向约束柄，升降台用于控制竖向约束柄的高度，竖向约束柄用于支撑分节套筒。
所有升降台均固定在约束支座底座上，约束支座底座固定在L型底座上。
环箍内表面设置有环形凸起，套筒上开设有与凸起相配合的凹槽。
凸起与凹槽的连接处填充有防水材料。
一种原状土的环刀试样预制装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，预制分节套筒；
步骤二，将分节套筒水平放置在L型底座上；
步骤三，水平调节水平约束装置，使水平约束装置压紧分节套筒的顶盖；
步骤四，解除第一个环箍，使用切片刀在第一节和第二节套筒之间切开土体，之后拆开顶盖，削去上下部土体，得到一个环刀预制样；
步骤五，放松水平约束装置，将顶盖安装到下一节套筒上；
步骤六，重复步骤三、步骤四和步骤五，直至只剩最后一节套筒，从L型底座上拆除底座，取出最后一节套筒，削去上下部土体，得到数个满足条件的预制土样。
步骤一中，预制分节套筒包括以下方法：
第一步，在一节套筒后通过环箍连接另一节套筒；
第二步，将所取得原状土块初步切削成大于套筒内径的柱体，得到原状土柱体，将连接后的套筒试套原状土柱体，根据试套情况将原状土柱体上侧土进行切削修整，小于初始套筒直径后，将连接后的套筒套进土样；
第三步，重复第一步和第二步，直至完成所需长度的预制套筒；
第四步，削平预制套筒两端土体，分别套上底盖和顶盖，完成预制分节套筒。
步骤三中，调节水平约束装置前，在前两节套筒下面放置约束支座底座，调节升降台，让竖向约束柄接触套筒。
与现有技术相比，本发明的装置通过将分节套筒固定在加紧装置的L型底座上，再通过水平约束装置对分节套筒进行加紧固定，最后对分节套筒进行加工，能够制作预制土样，本装置制作简单，成本低，操作方便，制备预制试样流程简单、高效、快捷。
进一步的，本发明设置有竖向约束柄，能够对分节套筒进行竖向约束。
本发明的方法首先预制分节套筒，再将预制分节套筒水平放置在L型底座上，通过水平约束装置夹紧，解除环箍后，在套筒连接处切开土体，得到环刀预制样，本方法能够同时得到多个环刀预制试样，节约了时间和土样，提高了生产效率；并且避免了在使用环刀取土样时，对土样进行挤压剪切破坏，保证了试样的完整度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中分节套筒的结构示意图；
图3为本发明中环箍的示意图；
其中，1为底盖，2为顶盖，3为套筒，4为环箍，5为升降台，6为L型底座，7为竖向约束柄，8为约束支座底座，9为螺旋杆，10为支撑杆，11为侧向约束板，12为螺旋杆转轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1、图2和图3，一种原状土的环刀试样预制装置，包括分节套筒和加紧装置；
参见图2和图3，分节套筒包括若干套筒3，相邻的套筒3间具有间隙，相邻的套筒3间通过环箍4固定连接，首端套筒3的前端设置有顶盖2，末端套筒3的尾端设置有底盖1，环箍4内表面设置有环形凸起，套筒3上开设有与凸起相配合的凹槽，凸起与凹槽的连接处填充有防水材料；
参见图1，加紧装置包括L型底座6，L型底座6上设置有水平约束装置，分节套筒水平放置在L型底座6上，分节套筒的底盖1与L型底座6的竖直端面接触，顶盖2朝向水平约束装置，L型底座6上设置有若干升降台5，升降台5上设置有竖向约束柄7，升降台5用于控制竖向约束柄7的高度，竖向约束柄7用于支撑分节套筒，所有升降台5均固定在约束支座底座8上，约束支座底座8固定在L型底座6上。
参见图1，水平约束装置包括竖直固定在L型底座6上的支撑杆10，支撑杆10上水平设置有螺旋杆9，螺旋杆9的一端设置有侧向约束板11，另一端设置有螺旋杆转轮12，支撑杆10上开设有通孔，通孔内设置有内螺纹，内螺纹与螺旋杆9啮合。
优选的，凹槽的宽度为3.1mm，深度为1.5mm，所述凸起的厚度与凹槽相匹配；当装原状土时，凸起和凹槽之间宜贴设防水薄膜(如保鲜膜)或者涂抹凡士林，这样套筒与环箍紧密连接后，可以避免原状土的水分挥发，能较长时间的放置原状土。
优选的，套筒3的内径为10厘米，高度3厘米，壁厚2.5mm。
一种原状土的环刀试样预制装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，在一节套筒3后通过环箍4连接另一节套筒3，环箍4下盖上保鲜膜，防止水分蒸发；
步骤二，将所取得原状土块初步切削成大于套筒3内径的柱体，得到原状土柱体，将连接后的套筒3试套原状土柱体，根据试套情况将原状土柱体上侧土进行切削修整，小于初始套筒直径后，将连接后的套筒3套进土样；
步骤三，重复第一步和第二步，直至完成所需长度的预制套筒；
步骤四，削平预制套筒两端土体，贴上薄膜塑料，分别套上底盖1和顶盖2，完成预制分节套筒。
步骤五，将分节套筒水平放置在L型底座6上；
步骤六，在前两节套筒3下面放置约束支座底座8，调节升降台5，让竖向约束柄7接触套筒3，水平调节水平约束装置，使水平约束装置压紧分节套筒的顶盖2；
步骤七，解除第一个环箍4，使用切片刀在第一节和第二节套筒3之间切开土体，之后拆开顶盖2，削去上下部土体，得到一个环刀预制样；
步骤八，放松水平约束装置，将顶盖2安装到下一节套筒3上；
步骤九，重复步骤六、步骤七和步骤八，直至只剩最后一节套筒3，从L型底座6上拆除底座1，取出最后一节套筒3，削去上下部土体，得到数个满足条件的预制土样。

Claims (9)

1.一种原状土的环刀试样预制装置，其特征在于，包括分节套筒和加紧装置；
分节套筒包括若干套筒(3)，相邻的套筒(3)间具有间隙，相邻的套筒(3)间通过环箍(4)固定连接，首端套筒(3)的前端设置有顶盖(2)，末端套筒(3)的尾端设置有底盖(1)；
加紧装置包括L型底座(6)，L型底座(6)上设置有水平约束装置，分节套筒水平放置在L型底座(6)上，分节套筒的底盖(1)与L型底座(6)的竖直端面接触，顶盖(2)朝向水平约束装置。
2.根据权利要求1所述的一种原状土的环刀试样预制装置，其特征在于，水平约束装置包括竖直固定在L型底座(6)上的支撑杆(10)，支撑杆(10)上水平设置有螺旋杆(9)，螺旋杆(9)的一端设置有侧向约束板(11)，另一端设置有螺旋杆转轮(12)，支撑杆(10)上开设有通孔，通孔内设置有内螺纹，内螺纹与螺旋杆(9)啮合。
3.根据权利要求1所述的一种原状土的环刀试样预制装置，其特征在于，L型底座(6)上设置有若干升降台(5)，升降台(5)上设置有竖向约束柄(7)，升降台(5)用于控制竖向约束柄(7)的高度，竖向约束柄(7)用于支撑分节套筒。
4.根据权利要求3所述的一种原状土的环刀试样预制装置，其特征在于，所有升降台(5)均固定在约束支座底座(8)上，约束支座底座(8)固定在L型底座(6)上。
5.根据权利要求1所述的一种原状土的环刀试样预制装置，其特征在于，环箍(4)内表面设置有环形凸起，套筒(3)上开设有与凸起相配合的凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种原状土的环刀试样预制装置，其特征在于，凸起与凹槽的连接处填充有防水材料。
7.权利要求1所述的一种原状土的环刀试样预制装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，预制分节套筒；
步骤二，将分节套筒水平放置在L型底座(6)上；
步骤三，水平调节水平约束装置，使水平约束装置压紧分节套筒的顶盖(2)；
步骤四，解除第一个环箍(4)，使用切片刀在第一节和第二节套筒(3)之间切开土体，之后拆开顶盖(2)，削去上下部土体，得到一个环刀预制样；
步骤五，放松水平约束装置，将顶盖(2)安装到下一节套筒(3)上；
步骤六，重复步骤三、步骤四和步骤五，直至只剩最后一节套筒(3)，从L型底座(6)上拆除底座(1)，取出最后一节套筒(3)，削去上下部土体，得到数个满足条件的预制土样。
8.根据权利要求7所述的一种原状土的环刀试样预制装置的工作方法，其特征在于，步骤一中，预制分节套筒包括以下方法：
第一步，在一节套筒(3)后通过环箍(4)连接另一节套筒(3)；
第二步，将所取得原状土块初步切削成大于套筒(3)内径的柱体，得到原状土柱体，将连接后的套筒(3)试套原状土柱体，根据试套情况将原状土柱体上侧土进行切削修整，小于初始套筒直径后，将连接后的套筒(3)套进土样；
第三步，重复第一步和第二步，直至完成所需长度的预制套筒；
第四步，削平预制套筒两端土体，分别套上底盖(1)和顶盖(2)，完成预制分节套筒。
9.根据权利要求8所述的一种原状土的环刀试样预制装置的工作方法，其特征在于，步骤三中，调节水平约束装置前，在前两节套筒(3)下面放置约束支座底座(8)，调节升降台(5)，让竖向约束柄(7)接触套筒(3)。
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