CN111693358A - 一种颗粒材料三轴试验制样装置及其使用方法 - Google Patents

一种颗粒材料三轴试验制样装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及试验制样技术领域，公开了一种颗粒材料三轴试验制样装置及其使用方法，即一方面在成型模具的瓣体合模时，通过使所述成型模具的底部套在模具底座的顶部外周上并压紧样品包裹膜的底部，可提升模具在制样时的结构稳定性，另一方面可在制样前利用模具瓣体内部通气结构，形成负压而使样品包裹膜的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具的内壁面上，方便对样品包裹膜进行铺设，进而利于提升无粘性柱体状样品的制样效率及合格率。此外，由于可以在瓣体张开时，方便对成型的无粘性柱体状样品进行三轴压缩试验，使得相比较于现有抽真空制样方法和冷冻制样方法，可节省时间和步骤，大大提升制样及试验的效率。

Description

一种颗粒材料三轴试验制样装置及其使用方法
技术领域
本发明属于试验制样技术领域，具体地涉及一种颗粒材料三轴试验制样装置及其使用方法。
背景技术
三轴压缩试验是指有侧限压缩和剪力试验，使用的仪器为三轴剪力仪(亦称三轴压缩仪)，也简称三轴试验。三轴剪力仪的核心部分是三轴压力室，并配备有轴压系统、侧压系统和孔隙水压力测读系统等；试验用的土样为圆柱形，其高度与直径之比为2～2.5；试样用薄橡皮膜包裹，使土样的孔隙水与膜外液体(水)完全隔开。常规三轴压缩试验是将圆柱形试样放置于充满水或者其它液体介质的三轴压力室中，由外部压力控制器控制压力室中的液体压力以及试样两端的压力和变形。三轴压缩试验可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程，因此在岩土力学的研究中，是研究岩土体变形特性最重要的试验手段。
由于土体的碎散性，可将土体看作是颗粒材料的集合。在制备三轴试验试样时，如果材料中存在黏粒，则试样能通过胶结力保持形态，一般可用三瓣制样模具制备，即利用击样器击实三瓣制样模具中的土体，形成圆柱形试样；由于黏粒的存在，当拆去三瓣制样模具后，试样仍然可以保持圆柱形形态，随后将其用橡皮膜包裹，即可放入三轴压缩仪的压力室中进行试验。而当材料中无黏粒时，由于拆除制样模具后，试样无法保持直立状态，所以常规方法已无法适用。
针对无粘性颗粒材料的制样过程，现有方法一般是：先在试验机底座(即三轴压缩仪的压力室底座)上扎好橡皮膜；安装三瓣制样模具，再将橡皮膜外翻在三瓣制样模具上；随后分层地将无黏性的颗粒材料填入模具中，直至装完最后一层；整平表面，拆除模具紧箍，加上试样帽，将初始外翻在模具上的橡皮膜套在试样帽上，并扎紧；将试样帽中的排水(气)孔与真空泵连接，随后开启真空泵，从试样顶部抽气，使试样内部形成负压，这样无黏性的试样能在负压的作用下直立成型，最后才能拆去三瓣制样模具。另外，还有一种方法是将具有一定含水率的试样和模具一起放入冰柜中冷冻，利用冻结的水分使颗粒间产生黏聚力。
但是，前述这两种方法都存在如下几点问题：(1)、三轴试验机的试样底座直径与三瓣制样模具内径相同，所以将三瓣制样模具放在试样底座上时非常不稳定，经常需要辅助人员协助，且效果较差；(2)、需要让外翻在模具上的橡皮膜紧贴模具，然而在实际操作中，很难实现将橡皮膜紧贴模具内侧；(3)、对试样进行抽真空时难以控制精确的压力，即试样较大时，要使试样整体达到相同的负压就需要较长的抽真空时间，有时还存在试样不稳定的情况，而导致制样失败，这种抽真空制样方法整体的稳定性和效率较差；(4)、由于使用抽真空的方法，试样内部已有初始固结压力，所以该方法无法针对低固结压力的土样或者自然堆积的试样进行试验研究；(5)、若采用冻结的方法，由于水变为冰后会发生膨胀，会对试样内部结构产生一定的改变，进而影响试验结果的代表性，同时冻结后的试样需要在常温条件下解冻，也需要较长的时间才能进行正式试验，降低了试验效率。
发明内容
为了解决在现有针对无粘性颗粒材料的制样过程中所存在稳定性差和效率低的问题，本发明目的在于提供一种颗粒材料三轴试验制样装置及其使用方法。
本发明第一方面所采用的技术方案为：
一种颗粒材料三轴试验制样装置，包括有成型模具、模具开合切换机构、样品包裹膜、模具底座、模具顶部套环和制样压头，其中，所述成型模具包括有至少两个瓣体且在瓣体合模时可围成用于成型柱体状样品的外壁体，所述模具开合切换机构用于驱使所述成型模具在瓣体张开与瓣体合模之间相互切换；
所述瓣体包括有外层壳体、内层壳体和横向支撑结构，其中，所述外层壳体与所述内层壳体通过所述横向支撑结构间隔相连，使得两壳体之间在底部封闭、在中部存在间隙空腔和在顶部上表面形成有环向凹槽，在所述外层壳体的外壁面上设有连通所述间隙空腔的第一通孔，在所述内层壳体的内壁面上设有若干个均匀布置的且连通所述间隙空腔的第二通孔；
在所述成型模具瓣体合模时，所述样品包裹膜的底部套在所述模具底座的顶部外周上且被套在所述模具底座顶部外周上的所述成型模具压紧，所述样品包裹膜的中部附着在所述成型模具的内壁面上且用于包裹所述柱体状样品，所述样品包裹膜的顶部外翻且被嵌在所述环向凹槽中的所述模具顶部套环压紧，所述制样压头活动地插入所述模具顶部套环中且用于对位于所述成型模具内部且被所述样品包裹膜包裹的所述柱体状样品进行挤压成型。
基于上述发明内容，一方面在成型模具的瓣体合模时，通过使所述成型模具的底部套在模具底座的顶部外周上并压紧样品包裹膜的底部，可提升模具在制样时的结构稳定性，另一方面可在制样前利用模具瓣体内部通气结构，形成负压而使样品包裹膜的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具的内壁面上，方便对样品包裹膜进行铺设，进而利于提升无粘性柱体状样品的制样效率及合格率。此外，还由于可以在瓣体张开时，方便对成型的无粘性柱体状样品进行三轴压缩试验，使得相比较于现有抽真空制样方法，可节省抽真空的时间，降低抽真空的控制难度，并适用于针对低固结压力的土样或者自然堆积的试样进行试验研究，大大提升了制样及试验的效率，以及相比较于现有冷冻制样方法，可节省冷冻的时间，并保证试验结果的代表性，也能够提升制样及试验的效率。
优化的，所有瓣体的所述间隙空腔在所述成型模具瓣体合模时环向连通，并仅在任意一个所述瓣体的外壁面上设有所述第一通孔。
进一步优化的，在所述外层壳体的环向端面上设有竖向条槽；
在所述成型模具瓣体合模时，相邻的两个瓣体通过位于所述竖向条槽中的密封条进行对所述间隙空腔的外侧密封。
优化的，在所述第一通孔中设置有用于导通/封闭对应通孔的阀门。
优化的，当所述瓣体的数目为两个且分别为对半状瓣体时，所述模具开合切换机构包括有气动活塞、第一刚性连接件、第二刚性连接件和固定块；
所述气动活塞的数目为两个且分别竖直布置在所述瓣体的左右两侧，其中，所述气动活塞的固定部安装在对应侧的外延支架上，所述外延支架固定安装在所述模具底座的中部外周上；
所述第一刚性连接件的数目为两个且分别布置在所述瓣体的左右两侧，所述第二刚性连接件的数目也为两个且分别布置在所述瓣体的左右两侧，其中，所述第一刚性连接件的一端和所述第二刚性连接件的一端分别铰接对应侧所述气动活塞的活动部，所述第一刚性连接件的另一端铰接一瓣体的顶部，所述第二刚性连接件的另一端铰接另一瓣体的顶部；
所述固定块的数目为两个且分别布置在所述瓣体的左右两侧，其中，所述固定块布置在对应侧的所述外延支架上且分别铰接两瓣体的底部。
进一步优化的，在所述固定块中设有圆形轴孔，以及在所述瓣体的底部左右两侧分别设有横向转轴，其中，所述横向转轴的轴截面呈扇形且扇形角度小于150度；
两瓣体的所述横向转轴分别穿过对应侧的同一个所述圆形轴孔。
优化的，所述制样压头采用T型结构，其中，所述制样压头的横向部可被所述模具顶部套环的顶部限位。
优化的，还包括有第一O型圈和/或第二O型圈；
所述第一O型圈用于在所述成型模具瓣体张开时，箍紧套在所述模具底座的顶部外周上的所述橡皮模的底部；
所述第二O型圈用于在拆除所述模具顶部套环后，箍紧套在试验用压头的外周上的所述橡皮模的顶部。
优化的，在所述环向凹槽的槽底面上设有连通所述间隙空腔的且可被所述模具顶部套环封闭的第三通孔；
所述颗粒材料三轴试验制样装置还包括有用于三轴压缩试验的压力室，其中，所述压力室包括有底座和围筒，所述底座通过中心柱固定连接所述模具底座，所述围筒的底部可拆卸地密封连接所述底座，形成可容纳所述成型模具、所述模具开合切换机构和所述柱体状样品的压力室空腔。
优化的，所述围筒包括有环形底板、顶盖、透明筒体和若干竖直布置的加强肋板；
所述环形底板用于可拆卸地密封连接所述底座，所述顶盖的环形边缘区域通过所述加强肋板固定连接所述环形底板；
所述透明筒体的底端密封嵌在所述环形底板的顶面中，所述透明筒体的顶端密封嵌在所述顶盖的底面中，所述加强肋板环向围绕所述透明筒体间隔布置。
本发明第二方面所采用的技术方案为：
一种如第一方面所述颗粒材料三轴试验制样装置的使用方法，包括：
通过所述模具开合切换机构，使所述成型模具切换至瓣体张开状态；
将所述样品包裹膜的底部套在所述模具底座的顶部外周上；
通过所述模具开合切换机构，使所述成型模具切换至瓣体合模状态，以及使所述成型模具的底部压紧所述样品包裹膜的底部；
将所述样品包裹膜的顶部外翻，并覆盖所述成型模具的顶部；
将所述模具顶部套环嵌在所述环向凹槽中，并压紧外翻的所述样品包裹膜的顶部；
导通所述第一通孔，并通过所述第一通孔对所述瓣体内部的间隙空腔进行抽气，使所述样品包裹膜的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具的内壁面上；
截止所述第一通孔，称取目标质量的样品物质，并倒入位于所述成型模具内部且被所述样品包裹膜包围的空间中；
将所述制样压头活动地插入所述模具顶部套环中，并通过所述制样压头挤压得到所述柱体状样品；
抽出所述制样压头，然后将第二透水放在所述柱体状样品的顶部上方；
导通所述第一通孔，同时拆除所述模具顶部套环，然后将试验用压头放在所述第二透水石的上方；
使外翻的所述样品包裹膜的顶部复位，并用第二O型圈套在所述试验用压头的外周上。
优化的，当在所述环向凹槽的槽底面上设有第三通孔，以及所述颗粒材料三轴试验制样装置还包括有用于三轴压缩试验的压力室时，在使外翻的所述样品包裹膜的顶部复位，并用第二O型圈套在所述试验用压头的外周上之后，所述使用方法还包括：
组装所述底座和所述围筒，得到可容纳所述成型模具、所述模具开合切换机构和所述柱体状样品的压力室空腔；
向所述压力室空腔中注入施压液体，淹没所述试验用压头并充满所述压力室空腔；
通过所述模具开合切换机构，使所述成型模具切换至瓣体张开状态，以便进行针对所述柱体状样品的三轴压缩试验。
本发明的有益效果为：
(1)本发明创造提供了一种适用于无粘性颗粒材料的三轴压缩试验制样装置及其使用方法，即一方面在成型模具的瓣体合模时，通过使所述成型模具的底部套在模具底座的顶部外周上并压紧样品包裹膜的底部，可提升模具在制样时的结构稳定性，另一方面可在制样前利用模具瓣体内部通气结构，形成负压而使样品包裹膜的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具的内壁面上，方便对样品包裹膜进行铺设，进而利于提升无粘性柱体状样品的制样效率及合格率；
(2)由于可以在瓣体张开时，方便对成型的无粘性柱体状样品进行三轴压缩试验，使得相比较于现有抽真空制样方法，可节省抽真空的时间，降低抽真空的控制难度，并适用于针对低固结压力的土样或者自然堆积的试样进行试验研究，大大提升了制样及试验的效率，以及相比较于现有冷冻制样方法，可节省冷冻的时间，并保证试验结果的代表性，也能够提升制样及试验的效率；
(3)在三轴试验开始前，可使柱体状样品始终有周围的压力对其提供支撑作用，确保测试样品具有良好的初始状态，从而保证试验结果的可靠性，同时还可避免使用抽真空或冻结的方法，减少了对试样内部结构的影响，非常适用于开展针对无粘性颗粒材料的三轴测试工作；
(4)在将施压液体注入压力室后，可精确控制施压不同大小的初始围压，使得更能真实地反映自然堆积情况下土体的状态，尤其可以对低固结压力的土体进行测试分析(而抽真空方法对土体的初始固结力较大，无法满足实现低固结力的测试需求)；
(5)由于制样压头采用T型结构，并且该制样压头的横向部可被模具顶部套环的顶部限位，因此当制样压头的横向部(即环向边缘部)与模具顶部套环的顶部接触时，认为试样达到目标高度，停止继续挤压，进而可以精确控制试样高度，特别是当需要制备较密实的试样时，可相比较于传统手动击实方式，轻松制备出符合高度要求且密度较高的试样。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的颗粒材料三轴试验制样装置的内部立体结构示意图。
图2是本发明提供的颗粒材料三轴试验制样装置的内部剖视结构示意图。
图3是本发明提供的颗粒材料三轴试验制样装置的内部侧视结构示意图。
图4是本发明提供的在成型模具中瓣体的立体结构示意图。
图5是本发明提供的在成型模具中瓣体的俯视结构示意图。
图6是本发明提供的颗粒材料三轴试验制样装置的剖视结构示意图。
上述附图中:1-成型模具；11-瓣体；111-外层壳体；112-内层壳体；113-横向支撑结构；114-间隙空腔；115-环向凹槽；1161-第一通孔；1162-第二通孔；1163-第三通孔；117-竖向条槽；118-密封条；119-横向转轴；2-模具开合切换机构；21-气动活塞；221-刚性连接件；222-第二刚性连接件；23-固定块；3-样品包裹膜；4-模具底座；41-外延支架；5-模具顶部套环；61-制样压头；62-试验用压头；63-顶部压头；71-第一O型圈；72-第二O型圈；100-柱体状样品；200-第一透水石；300-第二透水石；501-底座；5011-中心柱；502-围筒；5021-环形底板；5022-顶盖；5023-透明筒体；5024-加强肋板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。
应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例一
如图1～6所示，本实施例提供的所述颗粒材料三轴试验制样装置，包括有成型模具1、模具开合切换机构2、样品包裹膜3、模具底座4、模具顶部套环5和制样压头61，其中，所述成型模具1包括有至少两个瓣体11且在瓣体合模时可围成用于成型柱体状样品100的外壁体，所述模具开合切换机构2用于驱使所述成型模具1在瓣体张开与瓣体合模之间相互切换；所述瓣体11包括有外层壳体111、内层壳体112和横向支撑结构113，其中，所述外层壳体111与所述内层壳体112通过所述横向支撑结构113间隔相连，使得两壳体之间在底部封闭、在中部存在间隙空腔114和在顶部上表面形成有环向凹槽115，在所述外层壳体111的外壁面上设有连通所述间隙空腔114的第一通孔1161，在所述内层壳体112的内壁面上设有若干个均匀布置的且连通所述间隙空腔114的第二通孔1162；在所述成型模具1瓣体合模时，所述样品包裹膜3的底部套在所述模具底座4的顶部外周上且被套在所述模具底座4顶部外周上的所述成型模具1压紧，所述样品包裹膜3的中部附着在所述成型模具1的内壁面上且用于包裹所述柱体状样品100，所述样品包裹膜3的顶部外翻且被嵌在所述环向凹槽115中的所述模具顶部套环5压紧，所述制样压头61活动地插入所述模具顶部套环4中且用于对位于所述成型模具1内部且被所述样品包裹膜3包裹的所述柱体状样品100进行挤压成型。
如图1～6所示，在所述颗粒材料三轴试验制样装置的具体结构中，所述成型模具1用于在瓣体合模时围成可用于成型所述柱体状样品100(一般为圆柱形)的外壁体，并在瓣体张开时，使所述成型模具1的底部可解套所述模具底座4的顶部外周，进而方便将所述样品包裹膜3的底部套在所述模具底座4的顶部外周上，以及方便对成型的所述柱体状样品100进行三轴压缩试验；举例的，如图3～5所示，所述成型模具1由两个呈对半状瓣体的瓣体11组合而成。在所述成型模具1的瓣体结构中，由于所述第一通孔1161、所述间隙空腔114和所述第二通孔1162是依次连通关系，可利用所述第一通孔1161来对所述间隙空腔114及通过所述第二通孔1162连通的且介于内壁面与所述样品包裹膜3之间的密闭缝隙(由于所述样品包裹膜3的底部被套在所述模具底座4顶部外周上的所述成型模具1压紧，所述样品包裹膜3的顶部外翻且被嵌在所述环向凹槽115中的所述模具顶部套环5压紧，因此缝隙的上端和下端分别是密封的)进行抽气，进而在模具内部形成负压，使所述样品包裹膜3的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具1的内壁面上，以便制备合格的所述柱体状样品100；另外还可在成型得到所述柱体状样品100之后，通过所述第一通孔1161来灌气恢复模具内部的常压，进而在瓣体张开时，利于使所述样品包裹膜3的中部脱离所述成型模具1的内壁面，以便进一步地对被所述样品包裹膜3包裹的所述柱体状样品100进行三轴压缩试验。
所述样品包裹膜3用于包裹成型前的样品材料(例如无粘性颗粒材料)以及成型后的所述柱体状样品100，其可以但不限于采用橡皮膜。所述模具底座4用于成型所述柱体状样品100的底部以及在三轴压缩试验时作为所述柱体状样品100的承载体，以便在成型后直接做试验。所述模具顶部套环5一方面用于稳固所述瓣体11的顶部合膜结构，防止在挤压成型时散开瓣体，保障制样成功；另一方面用于压紧外翻的所述样品包裹膜3的顶部，防止所述样品包裹膜3在挤压成型时因在样品材料与膜之间产生的动摩擦力而出现膜体下滑的现象。所述制样压头61用于成型所述柱体状样品100的顶部。
由此通过前述颗粒材料三轴试验制样装置的详细结构描述，提供了一种适用于无粘性颗粒材料的三轴压缩试验制样装置，即一方面在成型模具的瓣体合模时，通过使所述成型模具的底部套在模具底座的顶部外周上并压紧样品包裹膜的底部，可提升模具在制样时的结构稳定性，另一方面可在制样前利用模具瓣体内部通气结构，形成负压而使样品包裹膜的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具的内壁面上，方便对样品包裹膜进行铺设，进而利于提升无粘性柱体状样品的制样效率及合格率。此外，还由于可以在瓣体张开时，方便对成型的无粘性柱体状样品进行三轴压缩试验，使得相比较于现有抽真空制样方法，可节省抽真空的时间，降低抽真空的控制难度，并适用于针对低固结压力的土样或者自然堆积的试样进行试验研究，大大提升了制样及试验的效率，以及相比较于现有冷冻制样方法，可节省冷冻的时间，并保证试验结果的代表性，也能够提升制样及试验的效率。
优化的，前述颗粒材料三轴试验制样装置的使用方法，可以但不限于包括有如下步骤S101～S111。
S101.通过所述模具开合切换机构2，使所述成型模具1切换至瓣体张开状态。
S102.将所述样品包裹膜3的底部套在所述模具底座4的顶部外周上。
在所述步骤S102中，由于所述成型模具1已经切换至瓣体张开状态，所述成型模具1的底部会解套所述模具底座4的顶部外周，进而可方便在此时将所述样品包裹膜3的底部套在所述模具底座4的顶部外周上。此外，还需常规地在所述模具底座4的顶面上依次放置第一透水石200和第一滤纸(图中未示出)。
S103.通过所述模具开合切换机构2，使所述成型模具1切换至瓣体合模状态，以及使所述成型模具1的底部压紧所述样品包裹膜3的底部。
S104.将所述样品包裹膜3的顶部外翻，并覆盖所述成型模具1的顶部。
S105.将所述模具顶部套环5嵌在所述环向凹槽115中，并压紧外翻的所述样品包裹膜3的顶部。
S106.导通所述第一通孔1161，并通过所述第一通孔1161对所述瓣体11内部的间隙空腔114进行抽气，使所述样品包裹膜3的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具1的内壁面上。
在所述步骤S106中，可以但不限于使用连通所述第一通孔1161的吸耳球或抽气泵进行抽气。
S107.截止所述第一通孔1161，称取目标质量的样品物质，并倒入位于所述成型模具1内部且被所述样品包裹膜3包围的空间中。
在所述步骤S107中，所述目标质量根据实验目标预先设定，所述样品物质可以但不限于为无粘性颗粒材料，例如松散土体。此外，在倒入所述样品物质后，一般可分三层逐步击实。
S108.将所述制样压头61活动地插入所述模具顶部套环4中，并通过所述制样压头61挤压得到所述柱体状样品100。
在所述步骤S108中，在插入所述制样压头61后，可利用击锤击打所述制样压头61的方式或上移所述模具底座4的方式(此时所述制样压头61与图6中的顶部压头63接触而静止不动)，对压头施加压力，挤压得到所述柱体状样品100。
S109.抽出所述制样压头61，然后将第二透水石300放在所述柱体状样品100的顶部上方。
在所述步骤S109中，需要常规地在所述柱体状样品100的顶面上依次放置第二滤纸(图中未示出)和第二透水石300。
S110.导通所述第一通孔1161，同时拆除所述模具顶部套环5，然后将试验用压头62放在所述第二透水石300的上方。
在所述步骤S110中，所述试验用压头62为常规所需的试验部件。
S111.使外翻的所述样品包裹膜3的顶部复位，并用第二O型圈72套在所述试验用压头62的外周上。
由此通过前述步骤S101～S111所详细描述的使用方法，可以但不限于针对无粘性颗粒材料，快速高效地制备得到合格的且待三轴压缩试验用的柱体状样品。
优化的，在所述环向凹槽115的槽底面上设有连通所述间隙空腔114的且可被所述模具顶部套环5封闭的第三通孔1163；所述颗粒材料三轴试验制样装置还包括有用于三轴压缩试验的压力室，其中，所述压力室包括有底座501和围筒502，所述底座501通过中心柱5011固定连接所述模具底座4，所述围筒502的底部可拆卸地密封连接所述底座501，形成可容纳所述成型模具1、所述模具开合切换机构2和所述柱体状样品100的压力室空腔。
如图5所示，所述第三通孔1163用于在向所述间隙空腔114灌入施压液体(通过所述第一通孔1161灌入)时，利于排除内部的空气，使施压液体(例如水体)在所述成型模具1的瓣体张开前，能够包围所述样品包裹膜3及所述柱体状样品100，进而在瓣体张开时可利用液体压力维持柱体状。所述压力室即为三轴压力室，除包括有所述底座501和所述围筒502之外，还可常规地配置有轴压系统、侧压系统和孔隙水压力测读系统等，以便进行三轴压缩试验。如图6所示，由于所述底座501是通过中心柱5011固定连接所述模具底座4，因此可直接在压力室中制备所述柱体状样品100(为了方便制备，需先拆除所述围筒502)，然后再组装所述围筒502，得到密闭的压力室，然后在所述压力室中由底部向上逐渐注入施压液体(例如水)，使施压液体包围所述样品包裹膜3及所述柱体状样品100，最后在瓣体张开时，利用施压液体代替模具维持所述柱体状样品100的稳定性，如此即可进行针对所述柱体状样品100的三轴压缩试验。由此在试验开始前，可使所述柱体状样品100始终有周围的压力对其提供支撑作用，确保测试样品具有良好的初始状态，从而保证试验结果的可靠性，同时还可避免使用抽真空或冻结的方法，减少了对试样内部结构的影响，非常适用于开展针对无粘性颗粒材料的三轴测试工作。此外，在将施压液体注入压力室后，可精确控制施压不同大小的初始围压，使得更能真实地反映自然堆积情况下土体的状态，尤其可以对低固结压力的土体进行测试分析(而抽真空方法对土体的初始固结力较大，无法满足实现低固结力的测试需求)。
进一步优化的，前述颗粒材料三轴试验制样装置的使用方法，在所述步骤S111之后还可以但不限于包括有如下步骤S112～S114。
S112.组装所述底座501和所述围筒502，得到可容纳所述成型模具1、所述模具开合切换机构2和所述柱体状样品100的压力室空腔。
S113.向所述压力室空腔中注入施压液体，淹没所述试验用压头62并充满所述压力室空腔。
S114.通过所述模具开合切换机构2，使所述成型模具1切换至瓣体张开状态，以便进行针对所述柱体状样品100的三轴压缩试验。
通过前述步骤S112～S114,可在试样制备完成后，直接进行压力室围压注水，通过控制压力室中液体压力，使所述柱体状样品100始终有周围的压力对其提供支撑作用，确保测试样品具有良好的初始状态以及三轴压缩测试的正确性。此外，相比较于传统的抽真空或冷冻方法，由于无需花费抽真空时间、冷冻时间或解冻时间等，可大大提升了试样制备及试验的效率。
进一步优化的，所述围筒502包括有环形底板5021、顶盖5022、透明筒体5023和若干竖直布置的加强肋板5024；所述环形底板5021用于可拆卸地密封连接所述底座501，所述顶盖5022的环形边缘区域通过所述加强肋板5024固定连接所述环形底板5021；所述透明筒体5023的底端密封嵌在所述环形底板5021的顶面中，所述透明筒体5023的顶端密封嵌在所述顶盖5022的底面中，所述加强肋板5024环向围绕所述透明筒体5023间隔布置。如图1和6所示，所述环形底板5021与所述底座501的可拆卸连接关系可以但不限于采用螺栓结构实现。所述透明筒体5023用于作为围筒主体，可利用其透明性，方便试验人员观察室内的瓣体开合情况，利于掌握试验进度。所述加强肋板5024用于加强所述围筒502的整体结构稳固性，并且由于是间隔布置，不会影响内部试验现象的观察。由此通过前述围筒502的具体结构设计，可在保证方便组装使用的同时，方便进行试验现象的观察。此外，如图6所示，在所述顶盖5022的底面上设置有用于向下抵紧所述试验用压头62的顶部压头63，可通过所述顶部压头63测量在顶部施加的轴向压力(此时所述底座501可上下移动，而所述顶部压头63不动)。
优化的，所有瓣体11的所述间隙空腔114在所述成型模具1瓣体合模时环向连通，并仅在任意一个所述瓣体11的外壁面上设有所述第一通孔1161。如图3所示，由于所述间隙空腔114在所述成型模具1瓣体合模时环向连通，因此仅需设置一个所述第一通孔1161即可实现对内抽气、灌气和灌水等目的，可简化所述成型模具的结构设计。
进一步优化的，在所述外层壳体111的环向端面上设有竖向条槽117；在所述成型模具1瓣体合模时，相邻的两个瓣体11通过位于所述竖向条槽117中的密封条118进行对所述间隙空腔114的外侧密封。如图2和4～5所示，通过所述竖向条槽117和所述密封条118的配合设计，可确保在对内抽气时的密封效果，使得能够形成负压。
优化的，在所述第一通孔1161中设置有用于导通/封闭对应通孔的阀门。通过设置所述阀门，可以方便在使用过程中对所述第一通孔1161进行导通/截止(即封闭)控制。进一步优化的，所述阀门可以但不限于采用手动阀、电磁阀、液动阀或气动阀等阀门结构实现。
优化的，当所述瓣体11的数目为两个且分别为对半状瓣体时，所述模具开合切换机构2包括有气动活塞21、第一刚性连接件221、第二刚性连接件222和固定块23；所述气动活塞21的数目为两个且分别竖直布置在所述瓣体11的左右两侧，其中，所述气动活塞21的固定部安装在对应侧的外延支架41上，所述外延支架41固定安装在所述模具底座4的中部外周上；所述第一刚性连接件221的数目为两个且分别布置在所述瓣体11的左右两侧，所述第二刚性连接件222的数目也为两个且分别布置在所述瓣体11的左右两侧，其中，所述第一刚性连接件221的一端和所述第二刚性连接件222的一端分别铰接对应侧所述气动活塞21的活动部，所述第一刚性连接件221的另一端铰接一瓣体11的顶部，所述第二刚性连接件222的另一端铰接另一瓣体11的顶部；所述固定块23的数目为两个且分别布置在所述瓣体11的左右两侧，其中，所述固定块23布置在对应侧的所述外延支架11上且分别铰接两瓣体11的底部。如图1～3所示，所述气动活塞21用于在气动作用下(需连通常规的气动压力控制管路)，抬升或下降所述活动部，其可以采用现有的气动活塞结构实现；所述第一刚性连接件221和所述第二刚性连接件222可以但不限于为条形钢板。所述模具开合切换机构2的工作原理可以但不限于如下：当所述活动部抬升时，由于所述第一刚性连接件221和所述第二刚性连接件222为刚性件，并且所述瓣体11的底部被所述固定块23铰接限制，使得所述瓣体11的顶部只能向前侧或后侧(前后方向与左右方向在水平面上相互垂直)张开，直到所述活动部到达最大行程时，瓣体张开幅度最大；反之则在所述活动部下降时，实现瓣体合模。由此通过前述结构设计，可以实现对具有双瓣体结构的成型模具1进行瓣体张开与瓣体合模之间的相互切换目的，确保正常使用。
进一步优化的，在所述固定块23中设有圆形轴孔，以及在所述瓣体11的底部左右两侧分别设有横向转轴119，其中，所述横向转轴119的轴截面呈扇形且扇形角度小于150度；两瓣体11的所述横向转轴119分别穿过对应侧的同一个所述圆形轴孔。如图3和4所示，通过前述结构设计，可以使两瓣体11围绕同一轴心进行旋转张开或合模，确保合模后两瓣体在环向端紧密连接。此外，由于扇形角度小于150度，可使瓣体张开的最大幅度在60度以上，确保正常使用。
优化的，所述制样压头61采用T型结构，其中，所述制样压头61的横向部可被所述模具顶部套环5的顶部限位。如图1和2所示，在利用所述制样压头61挤压样品物质的过程中，可当所述制样压头61的横向部(即环向边缘部)与所述模具顶部套环5的顶部接触时，认为试样达到目标高度，停止继续挤压，进而可以精确控制试样高度，特别是当需要制备较密实的试样时，可相比较于传统手动击实方式，轻松制备出符合高度要求且密度较高的试样。
优化的，还包括有第一O型圈71，其中，所述第一O型圈71用于在所述成型模具1瓣体张开时，箍紧套在所述模具底座4的顶部外周上的所述橡皮模6的底部。
如图2所示，通过配置所述第一O型圈71，可在制样前后及试验中箍紧套在所述模具底座4的顶部外周上的所述橡皮模6的底部，确保后续三轴压缩试验的正确性。
优化的，还包括有第二O型圈72，其中，所述第二O型圈72用于在拆除所述模具顶部套环5后，箍紧套在试验用压头62的外周上的所述橡皮模6的顶部。
如图6所示，通过配置所述第二O型圈72，可在制样后及试验中箍紧套在试验用压头62的外周上的所述橡皮模6的顶部，确保后续三轴压缩试验的正确性。
综上，采用本实施例所提供的颗粒材料三轴试验制样装置及其使用方法，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种适用于无粘性颗粒材料的三轴压缩试验制样装置及其使用方法，即一方面在成型模具的瓣体合模时，通过使所述成型模具的底部套在模具底座的顶部外周上并压紧样品包裹膜的底部，可提升模具在制样时的结构稳定性，另一方面可在制样前利用模具瓣体内部通气结构，形成负压而使样品包裹膜的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具的内壁面上，方便对样品包裹膜进行铺设，进而利于提升无粘性柱体状样品的制样效率及合格率；
(2)由于可以在瓣体张开时，方便对成型的无粘性柱体状样品进行三轴压缩试验，使得相比较于现有抽真空制样方法，可节省抽真空的时间，降低抽真空的控制难度，并适用于针对低固结压力的土样或者自然堆积的试样进行试验研究，大大提升了制样及试验的效率，以及相比较于现有冷冻制样方法，可节省冷冻的时间，并保证试验结果的代表性，也能够提升制样及试验的效率；
(3)在试验开始前，可使柱体状样品始终有周围的压力对其提供支撑作用，确保测试样品具有良好的初始状态，从而保证试验结果的可靠性，同时还可避免使用抽真空或冻结的方法，减少了对试样内部结构的影响，非常适用于开展针对无粘性颗粒材料的三轴测试工作；
(4)在将施压液体注入压力室后，可精确控制施加不同大小的初始围压，更能真实地反映自然堆积情况下土体的状态，尤其可以对低固结压力的土体进行测试分析(而抽真空方法对土体的初始固结力较大，无法满足实现低固结力的测试需求)；
(5)由于制样压头采用T型结构，并且该制样压头的横向部可被模具顶部套环的顶部限位，因此当制样压头的横向部(即环向边缘部)与模具顶部套环的顶部接触时，认为试样达到目标高度，停止继续挤压，进而可以精确控制试样高度，特别是当需要制备较密实的试样时，可相比较于传统手动击实方式，轻松制备出符合高度要求且密度较高的试样。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，包括有成型模具(1)、模具开合切换机构(2)、样品包裹膜(3)、模具底座(4)、模具顶部套环(5)和制样压头(61)，其中，所述成型模具(1)包括有至少两个瓣体(11)且在瓣体合模时可围成用于成型柱体状样品(100)的外壁体，所述模具开合切换机构(2)用于驱使所述成型模具(1)在瓣体张开与瓣体合模之间相互切换；
所述瓣体(11)包括有外层壳体(111)、内层壳体(112)和横向支撑结构(113)，其中，所述外层壳体(111)与所述内层壳体(112)通过所述横向支撑结构(113)间隔相连，使得两壳体之间在底部封闭、在中部存在间隙空腔(114)和在顶部上表面形成有环向凹槽(115)，在所述外层壳体(111)的外壁面上设有连通所述间隙空腔(114)的第一通孔(1161)，在所述内层壳体(112)的内壁面上设有若干个均匀布置的且连通所述间隙空腔(114)的第二通孔(1162)；
在所述成型模具(1)瓣体合模时，所述样品包裹膜(3)的底部套在所述模具底座(4)的顶部外周上且被套在所述模具底座(4)顶部外周上的所述成型模具(1)压紧，所述样品包裹膜(3)的中部附着在所述成型模具(1)的内壁面上且用于包裹所述柱体状样品(100)，所述样品包裹膜(3)的顶部外翻且被嵌在所述环向凹槽(115)中的所述模具顶部套环(5)压紧，所述制样压头(61)活动地插入所述模具顶部套环(4)中且用于对位于所述成型模具(1)内部且被所述样品包裹膜(3)包裹的所述柱体状样品(100)进行挤压成型。
2.如权利要求1所述的颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，所有瓣体(11)的所述间隙空腔(114)在所述成型模具(1)瓣体合模时环向连通，并仅在任意一个所述瓣体(11)的外壁面上设有所述第一通孔(1161)。
3.如权利要求2所述的颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，在所述外层壳体(111)的环向端面上设有竖向条槽(117)；
在所述成型模具(1)瓣体合模时，相邻的两个瓣体(11)通过位于所述竖向条槽(117)中的密封条(118)进行对所述间隙空腔(114)的外侧密封。
4.如权利要求1所述的颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，当所述瓣体(11)的数目为两个且分别为对半状瓣体时，所述模具开合切换机构(2)包括有气动活塞(21)、第一刚性连接件(221)、第二刚性连接件(222)和固定块(23)；
所述气动活塞(21)的数目为两个且分别竖直布置在所述瓣体(11)的左右两侧，其中，所述气动活塞(21)的固定部安装在对应侧的外延支架(41)上，所述外延支架(41)固定安装在所述模具底座(4)的中部外周上；
所述第一刚性连接件(221)的数目为两个且分别布置在所述瓣体(11)的左右两侧，所述第二刚性连接件(222)的数目也为两个且分别布置在所述瓣体(11)的左右两侧，其中，所述第一刚性连接件(221)的一端和所述第二刚性连接件(222)的一端分别铰接对应侧所述气动活塞(21)的活动部，所述第一刚性连接件(221)的另一端铰接一瓣体(11)的顶部，所述第二刚性连接件(222)的另一端铰接另一瓣体(11)的顶部；
所述固定块(23)的数目为两个且分别布置在所述瓣体(11)的左右两侧，其中，所述固定块(23)布置在对应侧的所述外延支架(11)上且分别铰接两瓣体(11)的底部。
5.如权利要求1所述的颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，所述制样压头(61)采用T型结构，其中，所述制样压头(61)的横向部可被所述模具顶部套环(5)的顶部限位。
6.如权利要求1所述的颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，还包括有第一O型圈(71)和/或第二O型圈(72)；
所述第一O型圈(71)用于在所述成型模具(1)瓣体张开时，箍紧套在所述模具底座(4)的顶部外周上的所述橡皮模(6)的底部；
所述第二O型圈(72)用于在拆除所述模具顶部套环(5)后，箍紧套在试验用压头(62)的外周上的所述橡皮模(6)的顶部。
7.如权利要求1所述的颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，在所述环向凹槽(115)的槽底面上设有连通所述间隙空腔(114)的且可被所述模具顶部套环(5)封闭的第三通孔(1163)；
所述颗粒材料三轴试验制样装置还包括有用于三轴压缩试验的压力室，其中，所述压力室包括有底座(501)和围筒(502)，所述底座(501)通过中心柱(5011)固定连接所述模具底座(4)，所述围筒(502)的底部可拆卸地密封连接所述底座(501)，形成可容纳所述成型模具(1)、所述模具开合切换机构(2)和所述柱体状样品(100)的压力室空腔。
8.如权利要求7所述的颗粒材料三轴试验制样装置，其特征在于，所述围筒(502)包括有环形底板(5021)、顶盖(5022)、透明筒体(5023)和若干竖直布置的加强肋板(5024)；
所述环形底板(5021)用于可拆卸地密封连接所述底座(501)，所述顶盖(5022)的环形边缘区域通过所述加强肋板(5024)固定连接所述环形底板(5021)；
所述透明筒体(5023)的底端密封嵌在所述环形底板(5021)的顶面中，所述透明筒体(5023)的顶端密封嵌在所述顶盖(5022)的底面中，所述加强肋板(5024)环向围绕所述透明筒体(5023)间隔布置。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述颗粒材料三轴试验制样装置的使用方法，其特征在于，包括：
通过所述模具开合切换机构(2)，使所述成型模具(1)切换至瓣体张开状态；
将所述样品包裹膜(3)的底部套在所述模具底座(4)的顶部外周上；
通过所述模具开合切换机构(2)，使所述成型模具(1)切换至瓣体合模状态，以及使所述成型模具(1)的底部压紧所述样品包裹膜(3)的底部；
将所述样品包裹膜(3)的顶部外翻，并覆盖所述成型模具(1)的顶部；
将所述模具顶部套环(5)嵌在所述环向凹槽(115)中，并压紧外翻的所述样品包裹膜(3)的顶部；
导通所述第一通孔(1161)，并通过所述第一通孔(1161)对所述瓣体(11)内部的间隙空腔(114)进行抽气，使所述样品包裹膜(3)的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具(1)的内壁面上；
截止所述第一通孔(1161)，称取目标质量的样品物质，并倒入位于所述成型模具(1)内部且被所述样品包裹膜(3)包围的空间中；
将所述制样压头(61)活动地插入所述模具顶部套环(4)中，并通过所述制样压头(61)挤压得到所述柱体状样品(100)；
抽出所述制样压头(61)，然后将第二透水石(300)放在所述柱体状样品(100)的顶部上方；
导通所述第一通孔(1161)，同时拆除所述模具顶部套环(5)，然后将试验用压头(62)放在所述第二透水石(300)的上方；
使外翻的所述样品包裹膜(3)的顶部复位，并用第二O型圈(72)套在所述试验用压头(62)的外周上。
10.如权利要求9所述颗粒材料三轴试验制样装置的使用方法，其特征在于，当在所述环向凹槽(115)的槽底面上设有第三通孔(1163)，以及所述颗粒材料三轴试验制样装置还包括有用于三轴压缩试验的压力室时，在使外翻的所述样品包裹膜(3)的顶部复位，并用第二O型圈(72)套在所述试验用压头(62)的外周上之后，所述使用方法还包括：
组装所述底座(501)和所述围筒(502)，得到可容纳所述成型模具(1)、所述模具开合切换机构(2)和所述柱体状样品(100)的压力室空腔；
向所述压力室空腔中注入施压液体，淹没所述试验用压头(62)并充满所述压力室空腔；
通过所述模具开合切换机构(2)，使所述成型模具(1)切换至瓣体张开状态，以便进行针对所述柱体状样品(100)的三轴压缩试验。
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CN113432940A (zh) * 2021-02-20 2021-09-24 绍兴文理学院 一种便捷式极软煤岩压实型试样制作装置及制作方法
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CN114509329A (zh) * 2022-03-03 2022-05-17 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 一种多功能的三轴实验装样装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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