CN110763543A - 一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具 - Google Patents

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马芹永
马冬冬
苏晴晴
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Abstract

本发明专利涉及一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具，包括上基座、加载模具、下基座、加载模具连接固定装置、基座螺栓、固定螺栓、水准仪、固定螺母。加载模具通过加载模具连接固定装置连接，按照特定的组合方式固定在上、下基座内，上下基座的侧向约束可限制侧向位移，实现了减少侧向不均匀冻胀的目的，同时上、下基座通过固定螺栓螺母连接固定，可以实现减少竖向不均匀冻胀的目的，主要用于减小冻胀量大的土质(如黏土)；调节固定螺母，观察水准仪来判断上基座是否水平；待试样冻结完成后，只需拆除上、下基座，将其余整体直接放置在三轴试验加载台上，节约装样时间，减小装样过程中温度的影响，达到减小试验误差的目的；限定位移弹簧可有效减小冻胀量小的土质(如砂土)，同时保持加载模具在试验加载和卸载过程中不滑移。

Description

一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具
技术领域
本发明专利涉及一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具。
背景技术
自然界中岩土材料大多处于三向受力状态，受到围压和轴向压力的共同作用，现阶段对于人工冻土的三轴力学特性多局限于常规三轴应力状态，试样为圆柱体，而研究人工冻土真三轴力学特性，试样为正方体。对于人工冻土而言，试样的制作需先将干土配置成目标含水率，然后将土体放置模具中分层击实，放置在低温环境中进行冻结。土体中的水会在低温环境中凝结成冰体积并产生不均匀膨胀，因此，在压缩过程中容易造成偏心加载，会影响试样的力学性能，增加试验数据离散性，故有必要减少试样的不均匀冻胀，保证数据的有效性。
发明内容
本发明专利提供了一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具。这种模具能够减少冻土试样的不均匀冻胀，在试验时可以节省装样时间，降低温度的影响，提高数据的有效性。
实现上述目的技术解决方案如下：
一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具，包括上基座、加载模具、下基座、加载模具连接固定装置、基座螺栓、固定螺栓、水准仪、固定螺母，其中，水准仪位于上基座表面；加载模具按照特定组合方式固定在上、下基座内，X1、X2加载模具通过加载模具连接固定装置与Z1、Z2加载模具相连接，Y1、Y2加载模具通过加载模具连接固定装置与X1、X2加载模具相连接，Z1、Z2加载模具通过加载模具连接固定装置与Y1、Y2加载模具相连接，加载模具连接固定装置放置在固定凹槽内通过螺栓连接相邻的加载模具；加载模具连接固定装置由弹簧和端部固定装置组成；上、下基座通过螺栓螺母连接固定。上基座、加载模具、下基座、加载模具连接固定装置、基座螺栓、固定螺栓、固定螺母由耐低温钢制材料组成。
与现有技术相比，上述技术方案以下方式实施：加载模具通过加载模具连接固定装置连接，按照特定的组合方式固定在上、下基座内，上下基座的侧向约束可限制侧向位移，实现了减少侧向不均匀冻胀的目的，同时上、下基座通过螺栓螺母连接固定，可以实现减少竖向不均匀冻胀的目的，主要用于减小冻胀量大的土质(如黏土)；待试样冻结完成后，只需拆除上、下基座，将其余整体直接放置在三轴试验加载台上，节约装样时间，减小装样过程中温度的影响，提高数据的有效性；加载模具连接固定装置可有效减小冻胀量小的土质(如砂土)，同时保持加载模具在试验加载和卸载过程中不滑移。
附图说明
图1是本发明的减小冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具结构示意图
图2是本发明的加载模具结构示意图。
图3是本发明的加载模具三视图。
图4是本发明的加载模具连接固定装置结构示意图。
图5是本发明的加载模具组合示意图。
图6本发明的基座示意图。
图中标号说明：1-上基座，2-加载模具，3-下基座，4-加载模具连接固定装置，5-基座螺栓，6-固定螺栓，7-水准仪，8-固定螺母，9-端部固定凹槽，10-固定凹槽，11-加载模具螺栓孔，12-弹簧，13-端部固定装置，14-基座螺栓孔。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明专利做进一步的详细说明：
实施例：
如图1～图6示的一种用于减少冻土真三轴试样冻胀的模具，由上基座1、加载模具2、下基座3、加载模具连接固定装置4、基座螺栓5、固定螺栓6、水准仪7、固定螺母8组成。上述各部件中，上基座1、加载模具2、下基座3、加载模具连接固定装置4、基座螺栓5、固定螺栓6、固定螺母8由耐低温钢制材料组成。
具体操作步骤如下：
(a)土样准备。根据试验设定的含水率，配置土样，放入密封袋内浸润24h；
(b)试样制作。首先利用加载模具连接固定装置4将Z2加载模具与X1、X2、Y1、Y2加载模具按照图5所示的组合方式连接起来，将上述整体放入下基座3中，并通过基座螺栓5固定，放入土样分层击实，盖上Z1加载模具，并通过加载模具连接固定装置4与X1、X2、Y1、Y2加载模具连接起来，盖上上基座1，通过基座螺栓固定，利用固定螺栓穿过基座螺栓孔和固定螺母固定连接，通过观察水准仪7调节固定螺母使模具水平，确保试样形状规则。
(c)试样冻结与装载。完成步骤(b)后，将其整体放入负温环境(一般低于试验温度)中冻结24h后，将其放置在试验温度继续冻结24h，冻结结束后快速拆除上基座1、下基座3，将余下其整体放入三轴加载台上进行加载。

Claims (2)

1.一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具，由上基座1、加载模具2、下基座3、加载模具连接固定装置4、基座螺栓5、固定螺栓6、水准仪7、固定螺母8组成。其中，水准仪位于上基座表面；加载模具连接固定装置放置在固定凹槽内通过螺栓连接相邻的加载模具，加载模具按照特定组合方式固定在上基座、下基座内；加载模具连接固定装置由弹簧和端部固定装置组成；上基座和下基座之间通过固定螺栓、固定螺母连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于减少冻土真三轴试样不均匀冻胀的模具，其特征在于：所述上基座、加载模具、下基座、加载模具连接固定装置、基座螺栓、固定螺栓、固定螺母由耐低温钢制材料组成。
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