CN112629965B - 一种用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪及其方法，该制样仪包括剪切盒、机架、试样移动组件和试样压实组件，试样移动组件包括移动驱动机构和移动板，剪切盒安置在移动板上；试样压实组件包括升降驱动机构和压实机构，压实机构包括相连接的压实导杆、压实板以及导向部，压实导杆与升降驱动机构的升降部可脱离连接；压实板的压实路线呈S形。本发明中使得剪切盒在移动驱动机构的驱动下相对于压实板进行稳定的移动，进而完成压实板的S形压实路线，即通过稳定的移动与仅受靠重力的下落(下落路线固定，不易变形或者改变)，保证了压实效率和压实效果，避免了人工使用器具压实过程中下落动作不一致而导致铁件或木杆倾斜压实。

Description

一种用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪及其方法

技术领域

本发明涉及土工制样仪技术领域，特别是涉及一种用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪及其方法。

背景技术

针对粗颗粒土剪切试验往往使用中型直剪仪，然而中型直剪试验的土样尺寸往往比较大。然而在现有的技术上，实验人员在制样的时候，没有一个较为完善的制样设备制备土样。在以往的试验中，一般制备重塑试样时，常常使用手持式的重物，如铁件或木杆等连续击打，但是在手工砸的过程中，有许多方面上有不足之处，首先，手砸大尺寸土样比较消耗人力，同时比较耗费时间，更重要的是，土样被压实的均匀性无法保证，手工砸的过程中，无法保证每次砸下去的力度相等以及无法保证每次砸下去时手持式重物不倾斜，也不能保证每一块土样被击实的次数相近。针对上述情况进行改进，本发明提出了一种粗颗粒土中型直剪仪重塑试样制样仪，这个设备可配套中型直剪试验，该设备可为直剪试验制备重塑试样(该制样仪仅适用于中型直剪试验的重塑试样制备)，从而为上述问题提出解决方案，达到省时省力，以及做到均匀压实土样的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种制样效率高以及制样效果好的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪及其方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，包括用于盛放重塑试样的剪切盒、机架以及设置在所述机架上的试样移动组件和试样压实组件，所述试样移动组件包括至少可进行两个方向移动的移动驱动机构以及与所述移动驱动机构的移动部相连接的移动板，所述移动驱动机构安装在所述机架上，所述剪切盒安置在所述移动板上；所述试样压实组件包括升降驱动机构和压实机构，所述升降驱动机构安装在所述机架上，所述压实机构包括相连接的压实导杆、压实板以及用于对自由落体过程中所述压实导杆进行导向的导向部，所述压实导杆与所述升降驱动机构的升降部可脱离连接，所述导向部与所述机架相连接；所述压实板的压实路线呈S形。

优选地，所述剪切盒上设置有低料位器和高料位器，当所述低料位器未检测到重塑试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H1，当所述低料位器检测到重塑试样，且所述高料位器未检测到重塑试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H2，当所述低料位器和所述高料位器均检测到重塑试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H3。

优选地，所述机架包括呈L型连接的横向底座和竖向支撑座，所述移动驱动机构设置在所述横向底座上，所述升降驱动机构设置在所述竖向支撑座上。

优选地，所述移动驱动机构包括X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部；所述移动板为一个或两个，当为一个时，所述移动板上分别设置有与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部相连接的刻槽或齿条；当为两个时，两个所述移动板呈上下分层结构滑动连接，所述剪切盒安装在上层所述移动板上，且两个所述移动板分别与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部相连接。

优选地，所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部均为齿轮啮合传动机构或伸缩杆传动机构；当为齿轮啮合传动机构时，所述移动板的底部布满规格整齐的刻槽，并分别与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部中的齿轮相啮合；或者所述移动板的底部设置有分别与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部中的齿轮相啮合的齿条，所述X轴移动驱动部包括X轴主动轴、X轴从动轴以及分别设置在所述X轴主动轴和所述X轴从动轴上且通过链条连接的X轴主动齿轮和X轴从动齿轮，所述X轴主动轴与X轴驱动结构相连接，所述X轴主动轴和所述X轴从动轴上均设置有间隔布置的X轴内驱动齿轮，且所述X轴内驱动齿轮均通过轴向键与所述X轴主动轴或所述X轴从动轴可轴向移动连接，所述移动板上设置有与所述X轴内驱动齿轮相啮合的X轴移动齿条；所述Y轴移动驱动部包括Y轴主动轴、Y轴从动轴以及分别设置在所述Y轴主动轴和所述Y轴从动轴上且通过链条连接的Y轴主动齿轮和Y轴从动齿轮，所述Y轴主动轴与Y轴驱动结构相连接，所述Y轴从动轴上设置有Y轴驱动齿轮，且所述Y轴驱动齿轮通过轴向键与所述Y轴主动轴可轴向移动连接，所述移动板上设置有与所述Y轴驱动齿轮相啮合的Y轴移动齿条，所述Y轴从动轴与所述X轴主动轴和所述X轴从动轴设置高度不同，所述Y轴驱动齿轮位于所述X轴主动齿轮和所述X轴从动齿轮之间，且所述Y轴驱动齿轮的转动方向与所述X轴主动齿轮和所述X轴从动齿轮的转动方向相互垂直；所述X轴驱动结构和所述Y轴驱动结构为电机或手摇轮。

优选地，所述升降驱动机构为机械式机构或磁吸式机构，当为机械式机构时，所述升降驱动机构包括相连接的升降电机、链轮、链条以及设置在所述链条上且进行升降运动的限位板，所述压实导杆的上端设置有与所述限位板端部相适配的卡槽，所述限位板或所述安装板上开设有供第一导向杆穿过的导向孔，所述第一导向杆的上下两端与所述机架相连接；当为磁吸式机构时，所述升降驱动机构包括相连接的升降电机、链轮、链条以及设置在所述链条上且进行升降运动的安装板，所述安装板上设置有电磁铁，所述压实导杆的上端设置有与所述电磁铁磁性吸附连接的吸附部，所述移动板上设置有移动传感器，当所述移动板移动时，所述电磁铁不能断电。

优选地，所述导向部包括与所述机架相连接的上支架和下支架以及均布且位于所述上支架和所述下支架之间的至少三根第二导向杆，所述压实导杆与所述第二导向杆滑动连接，所述下支架上设置有供所述压实导杆通过的下落孔。

优选地，所述压实板的侧壁上设置有橡胶垫。

本发明还提供一种应用上述制样仪的制样方法，包括如下步骤：

准备工作：根据所需制备的重塑试样的密度和剪切盒的容积，计算出所需全部粗颗粒土的重量，将待压实的粗颗粒土按照重量平分为三份；

压实工作：将待压实的粗颗粒土逐份填入剪切盒内并逐份进行压实，且在每份待压实的粗颗粒土压实完成后，进行下一份待压实的粗颗粒土压实之前，要对已经压实的压实土样表面进行刨毛处理，其中，在进行压实工作时，移动板带动剪切盒的单次移动距离不得大于压实板的边长，当剪切盒一端的内壁与压实板的外壁相重合时，随着移动板进行相应移动，压实板按S形的顺序对剪切盒内待压实的粗颗粒土进行压实工作，当压实板按S形的顺序完成对待压实的粗颗粒土末端的压实工作后，再按照上述反方向的顺序压实土样；重复上述步骤，直至压实土样充分且被均匀压实。

优选地，剪切盒分为上剪切盒和下剪切盒，在上剪切盒和下剪切盒之间放入垫片，在上剪切盒和下剪切盒上分别设置有高料位器和低料位器，低料位器用于检测第一份待压实的粗颗粒土，且压实试样的压实高度低于低料位器的设置高度，高料位器用于检测第二份待压实的粗颗粒土，且压实试样的压实高度低于高料位器的设置高度；当低料位器未检测到压实土样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H1，当所述低料位器检测到压实试样，且所述高料位器未检测到压实试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H2，当所述低料位器和所述高料位器均检测到压实试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H3；上剪切盒和下剪切盒之间设置有垫片，压实土样顶面的高度需低于上剪切盒顶部高度，且高度差为垫片厚度。

本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：

1、本发明提供的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪中，采用将移动板设置在移动驱动机构上，且将压实导杆和压实板作自由落体运动的方式，使得剪切盒在移动驱动机构的驱动下相对于压实板进行稳定的移动，进而完成压实板的S形压实路线，即通过稳定的移动与仅受靠重力的下落(下落路线固定，不易变形或者改变)，保证了压实效率和压实效果，避免了人工使用器具压实过程中下落动作不一致而导致铁件或木杆倾斜压实，同时也避免了现有技术中压实板的击实功靠外部驱动力导致压实效果容易受外部驱动力影响的问题。

2、本发明提供的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪中，采用剪切盒上设置低料位器和高料位器的方式，使得压实板的对重塑试样的击实功，可以便于调控，避免了击实功与重塑试样厚度的匹配度不高导致压实板对重塑试样产生压实破坏以及压实不彻底的问题；

3、本发明提供的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪中，采用将机架设置为呈L型连接的横向底座和竖向支撑座，且升降驱动机构设置在竖向支撑座上的方式，使得升降驱动机构与压实机构并排设置，避免了沿纵向或横向进行错位布置导致制样仪横向尺寸和纵向尺寸增大的问题，减小了制样仪的结构尺寸，便于存放以及便于试验的问题；

4、本发明提供的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪中，采用设置电磁铁的方式，减少了升降驱动机构与压实导杆的机械连接，避免了机械连接与压实导杆脱离时导致压实导杆不能顺利竖直下落以及容易晃动的问题；

5、本发明提供的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪中，采用在移动板上设置有移动传感器的方式，使得仅在移动板停止状态下，压实板才能够落下，避免剪切盒移动速度过快导致下落后的压实板的压实面产生滑移的问题；当然此处也可以将移动传感器换为移速传感器，当移动速度小时，不会对压实过程产生较大影响时，也是可以的一种方式。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪的整体结构示意图；

图2为图1中压实板的S形压实路线；

图3为图1中试样移动组件的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为图3的传动结构示意图；

图6为图3的纵剖视图；

图7为齿轮结构图；

其中，1、机架；2、导向部；3、限位板；4、升降驱动机构；5、压实导杆；6、压实板；7、橡胶垫；8、下剪切盒；9、上剪切盒；10、第一导向杆；11、手摇轮一；12、手摇轮二；13、X轴主动齿轮；14、链条；15、X轴从动轴；16、卡槽；17、限位槽；18、X轴从动齿轮；19、移动板；20、X轴内驱动齿轮；21、Y轴内驱动齿轮；22、高料位器；23、低料位器；24、连接翼缘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种制样效率高以及制样效果好的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-7所示，本发明提供一种用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，包括用于盛放重塑试样的剪切盒、机架1以及设置在机架1上的试样移动组件和试样压实组件，试样移动组件包括至少可进行两个方向移动的移动驱动机构以及与移动驱动机构的移动部相连接的移动板19，移动驱动机构安装在机架1上，剪切盒安置在移动板19上，此处的安置方式是多种多样的，只要能将剪切盒固定在移动板19上即可，例如移动板19上有四个限位槽17，将下剪切盒8放入四个限位槽17中，又如剪切盒上设置连接翼缘24，将连接翼缘24与移动板19通过销钉相连接；试样压实组件包括升降驱动机构4和压实机构，升降驱动机构4安装在机架1上，压实机构包括相连接的压实导杆5、压实板6以及用于对自由落体过程中压实导杆5进行导向的导向部2，压实导杆5与升降驱动机构4的升降部可脱离连接，导向部2与机架1相连接；其中，为了适应中型剪切仪，剪切盒优选的净容积规格为300mm×300mm×300mm，剪切盒和移动板19优选的结构为方型，且移动板平面面积为400mm×400mm，大于剪切盒底部面积；升降部可以为下方实施例中的限位板，限位板通过卡槽带动压实导杆移动，并且限位板移动到一定高度之后可以脱离卡槽，还可以为下方实施例中的电磁铁，电磁铁通过吸附连接压实导杆上吸附部，并且电磁铁移动到一定高度之后可以断电，使得压实导杆脱离，当然也可以为其他能够实现升降、脱离功能的结构；导向部所起的作用为对压实导杆进行竖直方向上的导向，使得压实导杆能够仅进行单一方向上的移动，避免压实导杆在下落过程中产生较大幅度的摆动。

本发明中采用将移动板19设置在移动驱动机构上，且将压实导杆5和压实板6作自由落体运动的方式，使得剪切盒在移动驱动机构的驱动下相对于压实板6进行稳定的移动，进而完成压实板6的S形压实路线，即通过稳定的移动与仅受靠重力的下落(下落路线固定，不易变形或者改变)，保证了压实效率和压实效果，避免了人工使用器具压实过程中下落动作不一致而导致铁件或木杆倾斜压实，同时也避免了现有技术中压实板6的击实功靠外部驱动力导致压实效果容易受外部驱动力影响的问题。

本发明中剪切盒上设置有低料位器和高料位器，当低料位器未检测到重塑试样时，压实导杆5和压实板6的升高高度为H1，当低料位器检测到重塑试样，且高料位器未检测到重塑试样时，压实导杆5和压实板6的升高高度为H2，当低料位器和高料位器均检测到重塑试样时，压实导杆5和压实板6的升高高度为H3；其中，低料位器和高料位器为现有技术中的传感器，如红外线传感器或者压力传感器，当为了避免对试样产生影响，优选为红外线式传感器；H1、H2、H3依次增大；本发明中采用剪切盒上设置低料位器和高料位器的方式，使得压实板6对重塑试样的击实功，可以便于调控，避免了击实功与重塑试样厚度的匹配度不高导致压实板6对重塑试样产生压实破坏以及压实不彻底的问题。

本发明中机架1包括呈L型连接的横向底座和竖向支撑座，移动驱动机构设置在横向底座上，升降驱动机构4设置在竖向支撑座上；即采用将机架1设置为呈L型连接的横向底座和竖向支撑座，且升降驱动机构4设置在竖向支撑座上的方式，使得升降驱动机构4与压实机构并排设置，避免了沿纵向或横向进行错位布置导致制样仪横向尺寸和纵向尺寸增大的问题，降低了制样仪的结构尺寸，便于存放以及便于试验的问题。

本发明中移动驱动机构包括X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部；移动板19为一个或两个，当为一个时，移动板19上分别设置有与X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部相连接的刻槽或齿条；当为两个时，两个移动板19呈上下分层结构滑动连接，剪切盒安装在上层移动板上，且两个移动板分别与X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部相连接，如现有的机床上的刀具移动架结构，但是由于其纵向尺寸会增大，所以不作为优选的方式。

本发明中X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部均为齿轮啮合传动机构或伸缩杆传动机构，其中，伸缩杆传动机构为现有技术中的液压伸缩杆、电动推杆等结构；当为齿轮啮合传动机构时，移动板19的底部布满规格整齐的刻槽，并分别与X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部中的齿轮相啮合，其中X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部具体结构参照下述内容，区别之处为不使用轴向键，，此处的齿轮的齿类似与链轮的齿，即通过齿顶窄或者说是尖齿，使得移动板在进行一个方向移动时，另外一个方向上的齿轮能够随着移动板的移动发生转动，同时可带动着下述的相应的手摇轮和轴进行转动，从而保证移动板能够顺利的进行两方向的移动；或者为了避免X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部在移动过程中的相互影响，移动板19的底部设置有分别与X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部中的齿轮相啮合的齿条，X轴移动驱动部包括X轴主动轴、X轴从动轴15以及分别设置在X轴主动轴和X轴从动轴15上且通过链条14连接的X轴主动齿轮13和X轴从动齿轮18，X轴主动轴与X轴驱动结构相连接，X轴主动轴和X轴从动轴15上均设置有间隔布置的X轴内驱动齿轮20，且X轴内驱动齿轮20均通过轴向键与X轴主动轴或X轴从动轴15可轴向移动连接，移动板19的上设置有与X轴内驱动齿轮20相啮合的X轴移动齿条；Y轴移动驱动部包括Y轴主动轴、Y轴从动轴以及分别设置在Y轴主动轴和Y轴从动轴上且通过链条14连接的Y轴主动齿轮和Y轴从动齿轮，Y轴主动轴与Y轴驱动结构相连接，Y轴从动轴上设置有Y轴驱动齿轮21，且Y轴驱动齿轮21通过轴向键与Y轴主动轴可轴向移动连接，移动板19的上设置有与Y轴驱动齿轮相啮合的Y轴移动齿条，Y轴从动轴与X轴主动轴和X轴从动轴15设置高度不同，Y轴驱动齿轮21位于X轴主动齿轮13和X轴从动齿轮18之间，且Y轴驱动齿轮21的转动方向与X轴主动齿轮13和X轴从动齿轮18的转动方向相互垂直；X轴驱动结构和Y轴驱动结构为电机或手摇轮；其中，工作过程为：压实板6首先从Y轴正方向靠近机架1处以及X轴的最左端开始压实土样，启动移动驱动机构，压实板6开始下落，在对该位置土样压实N次以后，逆时针转动手摇轮一11，带动剪切盒随移动板19沿X轴负方向移动直至压实板6压实图1示最右端的土样(转动手摇轮应使移动板19在压实板6下落N次后所移动的距离L1小于压实板6的边长L2，同时保证压实板压实同一处土样的次数均为N次。)，随后逆时针转动手摇轮二12，控制移动板19向Y轴负方向移动L1，紧接再顺时针转动手摇轮一11，控制齿轮与手摇轮共同顺时针转动，带动上方的移动板19沿X轴正方向移动，直至压实板6压实剪切盒的沿X方向的最左端后再逆时针转动手摇轮二12控制移动板19沿Y轴负方向移动L1，再逆时针转动手摇轮一11……以上述S形(如图5所示)方向转动手摇轮一11和手摇轮二12直至压实与初始压实的土样在剪切盒中为对角位置处的土样，重复上述过程M次，直至整个土样被充分压实，其中M、N可由相关实验人员根据试验的实际情况进行直观判断得出，从而达到省时省力的目的。

本发明中升降驱动机构4为机械式机构或磁吸式机构，当为机械式机构时，升降驱动机构4包括相连接的升降电机、链轮、链条14以及设置在链条14上且进行升降运动的限位板3，压实导杆5的上端设置有与限位板3端部相适配的卡槽16，其工作过程为：当需要提升压实导杆5时，启动控制压实导杆5纵向移动的升降驱动机构4，带动升降电机逆时针转动，升降电机同时带动压实导杆5向上移动，直至限位板3脱离压实导杆5时，压实板6自由下落，进入剪切盒，压实土样，压实板6压实土样后，升降电机顺时针转动，使限位板3下降至压实导杆5下端时，再逆时针转动，继续带动压实导杆5向上移动，升降驱动机构4重复上述过程，做到带动压实板6反复压实土样；

当为磁吸式机构时，升降驱动机构4包括相连接的升降电机、链轮、链条14以及设置在链条14上且进行升降运动的安装板，安装板上设置有电磁铁，压实导杆5的上端设置有与电磁铁磁性吸附连接的吸附部，吸附部为可吸附的金属，或者也是电磁铁，只要能实现吸附即可，工作过程同上述机械结构，只是将限位板3与卡槽16的配合变为电磁铁与吸附部的配合；即采用设置电磁铁的方式，减少了升降驱动机构4与压实导杆5的机械连接，避免了机械连接与压实导杆5脱离时导致压实导杆5不能顺利竖直下落以及容易晃动的问题。

本发明中移动板19上设置有移动传感器，当移动板19移动时，电磁铁不能断电，即采用在移动板19上设置有移动传感器的方式，使得仅在移动板19停止状态下，压实板6才能够落下，避免剪切盒移动速度过快导致下落后的压实板6的压实面产生滑移的问题；当然此处也可以将移动传感器换为移速传感器，当移动速度大时，电磁铁不能断电，当移动速度小时，不会对压实过程产生较大影响时，也是可实施的另外一种变形、演变后的实施方案；优选的，为了保证移动稳定性，限位板3或安装板上开设有供第一导向杆10穿过的导向孔，第一导向杆10的上下两端与机架1相连接。

本发明中导向部2包括与机架1相连接的上支架和下支架以及均布且位于上支架和下支架之间的至少三根第二导向杆，压实导杆5与第二导向杆滑动连接，下支架上设置有供压实导杆5通过的下落孔。

本发明中剪切盒包括相连接的上剪切盒9和下剪切盒8，即将上剪切盒9安装在下剪切盒8上，对准上下盒后，插入固定销钉，上剪切盒9和下剪切盒8之间放入垫片，垫片为钢片材质，在重塑样制备完成后，抽出垫片，此时上下剪切盒8中有一定宽度的距离，从而减小在中型剪切试验时上下剪切盒之间的摩擦。

本发明在制样完成后，可将剪切盒整体放入直剪仪中，将固定上、下剪切盒之间固定销钉拔出，即可在土样上施加法向压力，进行直剪试验。

本发明中压实板6的侧壁上设置有橡胶垫7，橡胶垫7与压实板6可用强力胶水粘连，同时剪切盒内壁涂抹上凡士林，当压实板6压实土样时，橡胶垫7更有利于靠近剪切盒侧壁的土体压实，同时橡胶垫避免压实板与剪切盒侧壁发生剧烈撞击与摩擦。

本发明还提供一种应用上述制样仪的制样方法，包括如下步骤：

准备工作：根据所需制备的重塑试样的密度和剪切盒的容积，计算出所需全部粗颗粒土的重量，密度和剪切盒的容积相乘可提前计算出重量，将待压实的粗颗粒土按照重量平分为三份；

压实工作：将待压实的粗颗粒土逐份填入剪切盒内并逐份进行压实，且在每份待压实的粗颗粒土压实完成后，进行下一份待压实的粗颗粒土压实之前，要对已经压实的压实土样表面进行刨毛处理，其中，在进行压实工作时，移动板带动剪切盒的单次移动距离不得大于压实板6的边长，当剪切盒一端的内壁与压实板6的外壁相重合时，随着移动板进行相应移动，压实板6按S形的顺序对剪切盒内待压实的粗颗粒土进行压实工作，当压实板6按S形的顺序完成对待压实的粗颗粒土末端的压实工作后，再按照上述反方向的顺序压实土样；重复上述步骤，直至压实土样充分且被均匀压实。

当应用高料位器22和低料位器23之后的实施方案为：本发明剪切盒分为上剪切盒9和下剪切盒8，在上剪切盒9和下剪切盒8之间放入垫片，在上剪切盒9和下剪切盒8上分别设置有高料位器22和低料位器23，低料位器23用于检测第一份待压实的粗颗粒土，且压实试样的压实高度低于低料位器23的设置高度，高料位器22用于检测第二份待压实的粗颗粒土，且压实试样的压实高度低于高料位器22的设置高度；当低料位器23未检测到压实土样时，压实导杆5和压实板6的升高高度为H1，当低料位器23检测到压实试样，且高料位器22未检测到压实试样时，压实导杆5和压实板6的升高高度为H2，当低料位器23和高料位器22均检测到压实试样时，压实导杆5和压实板6的升高高度为H3；上剪切盒9和下剪切盒8之间设置有垫片，压实土样顶面的高度需低于上剪切盒9顶部高度，且高度差为垫片厚度。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，其特征在于，包括用于盛放重塑试样的剪切盒、机架以及设置在所述机架上的试样移动组件和试样压实组件，所述试样移动组件包括至少可进行两个方向移动的移动驱动机构以及与所述移动驱动机构的移动部相连接的移动板，所述移动驱动机构安装在所述机架上，所述剪切盒安置在所述移动板上；所述试样压实组件包括升降驱动机构和压实机构，所述升降驱动机构安装在所述机架上，所述压实机构包括相连接的压实导杆、压实板以及用于对自由落体过程中所述压实导杆进行导向的导向部，所述压实导杆与所述升降驱动机构的升降部可脱离连接，所述导向部与所述机架相连接；所述压实板的压实路线呈S形；所述剪切盒为方形，所述压实板为方形，且所述压实板的方形压实面小于所述所述剪切盒的方形待压实面；

在进行压实工作时，移动板带动剪切盒的单次移动距离不得大于压实板的边长，当剪切盒一端的内壁与压实板的外壁相重合时，随着移动板进行相应移动，压实板按S形的顺序对剪切盒内待压实的粗颗粒土进行压实工作；

剪切盒分为上剪切盒和下剪切盒，在上剪切盒和下剪切盒之间放入垫片，在上剪切盒和下剪切盒上分别设置有高料位器和低料位器，低料位器用于检测第一份待压实的粗颗粒土，且重塑试样的压实高度低于低料位器的设置高度，高料位器用于检测第二份待压实的粗颗粒土，且重塑试样的压实高度低于高料位器的设置高度；当所述低料位器未检测到重塑试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H1，当所述低料位器检测到重塑试样，且所述高料位器未检测到重塑试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H2，当所述低料位器和所述高料位器均检测到重塑试样时，所述压实导杆和所述压实板的升高高度为H3，H1、H2、H3依次增大。

2.根据权利要求1所述的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，其特征在于，所述机架包括呈L型连接的横向底座和竖向支撑座，所述移动驱动机构设置在所述横向底座上，所述升降驱动机构设置在所述竖向支撑座上。

3.根据权利要求2所述的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，其特征在于，所述移动驱动机构包括X轴移动驱动部和Y轴移动驱动部；所述移动板为一个或两个，当为一个时，所述移动板上分别设置有与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部相连接的刻槽或齿条；当为两个时，两个所述移动板呈上下分层结构滑动连接，所述剪切盒安装在上层所述移动板上，且两个所述移动板分别与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部相连接。

4.根据权利要求3所述的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，其特征在于，所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部均为齿轮啮合传动机构；当为齿轮啮合传动机构时，所述移动板的底部布满规格整齐的刻槽，并分别与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部中的齿轮相啮合；或者所述移动板的底部设置有分别与所述X轴移动驱动部和所述Y轴移动驱动部中的齿轮相啮合的齿条，所述X轴移动驱动部包括X轴主动轴、X轴从动轴以及分别设置在所述X轴主动轴和所述X轴从动轴上且通过链条连接的X轴主动齿轮和X轴从动齿轮，所述X轴主动轴与X轴驱动结构相连接，所述X轴主动轴和所述X轴从动轴上均设置有间隔布置的X轴内驱动齿轮，且所述X轴内驱动齿轮均通过轴向键与所述X轴主动轴或所述X轴从动轴可轴向移动连接，所述移动板上设置有与所述X轴内驱动齿轮相啮合的X轴移动齿条；所述Y轴移动驱动部包括Y轴主动轴、Y轴从动轴以及分别设置在所述Y轴主动轴和所述Y轴从动轴上且通过链条连接的Y轴主动齿轮和Y轴从动齿轮，所述Y轴主动轴与Y轴驱动结构相连接，所述Y轴从动轴上设置有Y轴驱动齿轮，且所述Y轴驱动齿轮通过轴向键与所述Y轴主动轴可轴向移动连接，所述移动板上设置有与所述Y轴驱动齿轮相啮合的Y轴移动齿条，所述Y轴从动轴与所述X轴主动轴和所述X轴从动轴设置高度不同，所述Y轴驱动齿轮位于所述X轴主动齿轮和所述X轴从动齿轮之间，且所述Y轴驱动齿轮的转动方向与所述X轴主动齿轮和所述X轴从动齿轮的转动方向相互垂直；所述X轴驱动结构和所述Y轴驱动结构为电机或手摇轮。

5.根据权利要求1所述的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，其特征在于，所述升降驱动机构为机械式机构或磁吸式机构，当为机械式机构时，所述升降驱动机构包括相连接的升降电机、链轮、链条以及设置在所述链条上且进行升降运动的限位板，所述压实导杆的上端设置有与所述限位板端部相适配的卡槽；当为磁吸式机构时，所述升降驱动机构包括相连接的升降电机、链轮、链条以及设置在所述链条上且进行升降运动的安装板，所述安装板上设置有电磁铁，所述压实导杆的上端设置有与所述电磁铁磁性吸附连接的吸附部，所述移动板上设置有移动传感器，当所述移动板移动时，所述电磁铁不能断电；所述限位板或所述安装板上开设有供第一导向杆穿过的导向孔，所述第一导向杆的上下两端与所述机架相连接。

6.根据权利要求5所述的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，其特征在于，所述导向部包括与所述机架相连接的上支架和下支架以及均匀布置且位于所述上支架和所述下支架之间的至少三根第二导向杆，所述压实导杆与所述第二导向杆滑动连接，所述下支架上设置有供所述压实导杆通过的下落孔。

7.根据权利要求1所述的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪，其特征在于，所述压实板的侧壁上设置有橡胶垫。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样仪用于粗颗粒土中型剪切仪的重塑试样制样方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备工作：根据所需制备的重塑试样的密度和剪切盒的容积，计算出所需全部粗颗粒土的重量，将待压实的粗颗粒土按照重量平分为三份；

压实工作：将待压实粗颗粒土逐份填入剪切盒内并逐份进行压实，且在每份待压实的粗颗粒土压实完成后，进行下一份待压实的粗颗粒土压实之前，要对已经压实的压实土样表面进行刨毛处理，其中，在进行压实工作时，移动板带动剪切盒的单次移动距离不得大于压实板的边长，当剪切盒一端的内壁与压实板的外壁相重合时，随着移动板进行相应移动，压实板按S形的顺序对剪切盒内待压实的粗颗粒土进行压实工作，当压实板按S形的顺序完成对待压实的粗颗粒土末端的压实工作后，再按照上述反方向的顺序压实土样；重复上述步骤，直至压实土样充分且被均匀压实。

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