CN115931497A - 一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及室内土工实验装置技术领域，具体涉及一种室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置。一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，包括外壳，所述外壳由多块圆弧状的壳体组成的圆筒状结构，多块所述壳体可拆卸连接，每块所述壳体的侧边处均设有半圆弧状的凸起，所述凸起的径向与对应所述壳体的径向垂直，且相邻两块所述壳体上的凸起共同拼接成圆筒状结构的第一通道，所述第一通道与所述外壳的内部连通，其中任一所述壳体上设有抽气孔。该制样装置结构简单，可抽真空，能在预先放置四个水平弯曲元探头的情况下制出完整、均匀的砂性土试样，制样后模具拆卸方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及室内土工实验装置技术领域，具体涉及一种室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置。
背景技术
小应变剪切模量Gmax是土体的基本力学参数之一，土体在沉积或受荷过程中均可能导致各向异性，进而导致土体小应变剪切模量在水平向(Gmax,hh)和竖直向(Gmax,vh和Gmax,hv)出现差异,准确描述土体小应变剪切模量的各向异性在地下结构抗震、土体结构相互作用以及深基坑或隧道开挖变形预测等以变形考虑为主的工程问题分析中至关重要。
传统三轴试验中通常采用局部应变传感器测量土体小应变剪切模量，但存在传感器价格昂贵、安装过程复杂、测量精度受试样质量影响大等问题。弯曲元试验通过测量剪切波在土体中的传播速度来计算土体的剪切模量，因其价格低廉、操作简单，已被广泛用于测量土体小应变剪切模量。为测量土体各向异性，需在土体中部安装两对水平弯曲元探头以测量Gmax,hh和Gmax,hv。对于粘性土，可以预制试样，同时在橡皮膜上提前粘贴弯曲元固定帽，在试样套上橡皮膜后将水平弯曲元探头插入试样并用橡皮圈密封即可。但对于砂性土，需在三轴仪底座上直接制样，使用目前通用的纯圆筒状两瓣或三瓣膜制样，橡皮膜无法提前粘贴弯曲元固定帽，制样完成后放置弯曲元探头困难。亦有尝试在制样器表面挖孔来提供放置弯曲元固定帽的空间，但该方法无法实现抽真空以保证橡皮膜和制样器紧贴，导致制作的试样大多质量不好，顶部易出现颈缩现象，进而影响实验数据的准确性和可靠性；制样完成后，因弯曲元探头均连接着线路，模具拆卸困难。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置。
一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，包括外壳，所述外壳由多块圆弧状的壳体组成的圆筒状结构，多块所述壳体可拆卸连接，每块所述壳体的侧边处均设有半圆弧状的凸起，所述凸起的径向与对应所述壳体的径向垂直，且相邻两块所述壳体上的凸起共同拼接成圆筒状结构的第一通道，所述第一通道与所述外壳的内部连通，其中任一所述壳体上设有抽气孔。
进一步地，所述壳体设有四个，所述壳体的侧边连接处均设有锯齿状结构，相邻两块所述壳体通过锯齿拼接进行连接。
进一步地，所述壳体包括制样部和固定部，所述固定部的直径大于所述制样部的直径，所述固定部的下部设有凹槽，所述抽气孔位于所述制样部，所述壳体内壁上有多个沿其周向分布的条形槽，多条所述条形槽沿所述壳体的轴向间隔分布，在同一水平面上，多个所述壳体的条形槽共同拼接成环形槽，且其中一个所述环形槽与所述抽气孔连通。
进一步地，所述条形槽设有两个，分别分布在对应所述壳体的所述制样部和所述固定部上。
进一步地，任意两个相邻的所述壳体的底部设有缺口，两个所述缺口共同围合成拱形结构的第二通道。
进一步地，所述壳体由不锈钢材料制成。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，该装置结构简单，配合特制的异形橡皮膜，可抽真空，能在预先放置四个水平弯曲元探头的情况下制出完整、均匀的砂性土试样，制样后模具拆卸方便快捷。
附图说明
图1是本发明所述一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置的结构示意图；
图2是本发明所述一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1-2，本发明提供了一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，包括外壳，所述外壳由多块圆弧状的壳体10组成的圆筒状结构，多块所述壳体10可拆卸连接，每块所述壳体10的侧边处均设有半圆弧状的凸起11，所述凸起11的径向与对应所述壳体10的径向垂直，且相邻两块所述壳体10上的凸起11共同拼接成圆筒状结构的第一通道12，所述第一通道12与所述外壳的内部连通，其中任一所述壳体10上设有抽气孔13。
在本发明中，壳体10设有4个，均由不锈钢材质制成。四块壳体10的连接处均设有锯齿状结构，相邻两块壳体10通过锯齿拼接进行连接。对应的，每块壳体10上设有两个凸起11，外壳组装好后，可形成四个第一通道12，四个第一通道12位于同一水平面上，并沿所述外壳的周向均匀间隔分布。第一通道12用于放置弯曲元探头，以实现测量Gmax,hh和Gmax,hv。向外凸出的第一通道12是为了配合特制的异形橡皮膜，可将异形橡皮膜耳朵反卷套在该凸出位置，以保证抽气过程中通道处壳体和橡皮膜的密封性。抽气孔13用于外接抽气设备，如真空泵，通过真空泵抽气以保证制样时橡皮膜与外壳的内壁紧贴。该制样装置结构简单，可抽真空，能在预先放置四个水平弯曲元探头的情况下制出完整、均匀的砂性土试样，制样后模具拆卸方便快捷。
在上述实施例中，所述壳体10包括制样部101和固定部102，所述固定部102的直径大于所述制样部101的直径，所述固定部102的下部设有凹槽104，所述抽气孔13位于所述制样部101，所述壳体10的内壁上多个沿其周向分布的条形槽103，多条所述条形槽103沿所述壳体10的轴向间隔分布，在同一水平面上，多个所述壳体10的条形槽103共同拼接成环形槽，且其中一个所述环形槽与所述抽气孔13连通。
在本发明中，条形槽103设有2个，分别分布在制样部101和固定部102上，且位于制样部101的抽气孔13与对应的条形槽103连通，防止抽真空时橡皮膜堵塞抽气孔13，同理，位于固定部102处的条形槽103也用于导气。四个凹槽104组合后，共同围合成用于密封模具的空间结构，凹槽104的作用是提供放置O型圈的空间，O型圈设置在四个凹槽104围合成的空间结构内，通过O型圈与套有橡皮膜的底座连接，保证外壳底部和橡皮膜之间密封性良好。
在上述实施例中，任意两个相邻的所述壳体10的底部设有缺口14，两个所述缺口14共同围合成拱形结构的第二通道。
在本发明中，第二通道用于方便设备的线路通过。
作为本发明所述外壳的一个具体实施例，外壳的总高度155mm，固定部102的外径66mm，高65mm，壁厚7.5mm；抽气孔13的中心距顶部35.5mm，位于固定部102的环形槽高30mm，卡槽处内径为58mm，壁厚4mm；制样部101的外径60mm，内径51mm，壁厚4.5mm；位于制样部101的环形槽的宽度1mm，切割深度1.5mm；第一通道12的径向高度9mm，内径15.5mm，外径20mm，壁厚2.25mm，第一通道12的中心距顶部60mm；抽气孔13直径6mm，第二通道的宽度18mm，缺口14的半圆段半径9mm，直线段的高度16mm。
在制样时，首先将异形橡皮膜套在弯曲元实验系统底座上，底部通过O型圈进行固定；然后将四个壳体10嵌套异形橡皮膜拼接好，使异形橡皮膜套在制样器内，注意拼接时不要夹到橡皮膜，利用卡箍在卡在制样部101和固定部102的连接处，以将制样器箍紧；将异形橡皮膜耳朵反卷套在第一通道12的位置，将橡皮膜顶部高出模具部分反卷套在壳体10上，底部由环形槽挤压O型圈进行密封；将弯曲元探头提前安装到第一通道12处。
本发明的制样装置，结构简单，操作方便，由于是四个壳体10拼接而成，可在弯曲元实验系统的底座上直接制备砂性土试样，拆卸时不会受到弯曲元探头连接线路的影响。传统制样过程需要在橡皮膜中间部位剪开洞口以粘贴弯曲元固定帽，与之相比，本发明配有特制的一体化异形橡皮膜，不需要剪洞以及后期粘贴，最大程度保证了橡皮膜的密封性。同时由于抽气孔13和第一通道12的存在，将异形橡皮膜耳朵反卷套在第一通道12处，即可保证抽气过程中弯曲元通道处模具和橡皮膜的密封性。制样完成后只需将制样器拆除，便可制出完整、均匀的试样。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，其特征在于，包括外壳，所述外壳为多块圆弧状壳体组成的圆筒状结构，多块所述壳体可拆卸连接，每块所述壳体的侧边处均设有半圆弧状的凸起，所述凸起的径向与对应所述壳体的径向垂直，且相邻两块所述壳体上的凸起共同拼接成圆筒状结构的第一通道，所述第一通道与所述外壳的内部连通，其中任一所述壳体上设有抽气孔。
2.根据权利要求1所述的一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，其特征在于，所述壳体设有四个，所述壳体的侧边连接处均设有锯齿状结构，相邻两块所述壳体通过锯齿拼接进行连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，其特征在于，所述壳体包括制样部和固定部，所述固定部的直径大于所述制样部的直径，所述固定部的下部设有凹槽，所述抽气孔位于所述制样部，所述壳体内壁上有多个沿其周向分布的条形槽，多条所述条形槽沿所述壳体的轴向间隔分布，在同一水平面上，多个所述壳体的条形槽共同拼接成环形槽，且其中一个所述环形槽与所述抽气孔连通。
4.根据权利要求3所述的一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，其特征在于，所述条形槽设有两个，分别分布在对应所述壳体的所述制样部和所述固定部上。
5.根据权利要求1所述的一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，其特征在于，任意两个相邻的所述壳体的底部设有缺口，两个所述缺口共同围合成拱形结构的第二通道。
6.根据权利要求1所述的一种适用于室内三向弯曲元实验系统的砂性土制样装置，其特征在于，所述壳体由不锈钢材料制成。
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