CN116609151A - 一种重塑土制样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，公开了一种重塑土制样装置，包括基座，基座顶部设置有可支撑制样筒的下板，下板上方正对悬设有上板，上板上设置有加载机构；加载机构包括加载板、划刻组件以及动作组件，加载板可在制样筒内轴向移动，划刻组件和动作组件均收容于加载板中，动作组件受驱动于加载板下移运动，能够先带动划刻组件伸出至加载板底部外侧以触压土层表面、再带动加载板整体进行周向转动。本发明通过上板上设置的加载机构，在每次需要击实土层时，仅需驱动加载板下移，就可依序自动便捷地实现对土层的击实、钉头钻入土层以及加载板带动钉头转动均匀划刻土层表面，避免产生偏差，确保制备出的重塑土的样品质量。

Description

一种重塑土制样装置

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种重塑土制样装置。

背景技术

重塑土的分层制样是土壤物理学研究中常用的方法之一，而采用击实法进行分层制样可以保证样品的均质性和代表性。具体依次包括如下操作步骤：

S1、选择合适的重塑土样品，保证样品的代表性和均质性。

S2、准备好需要的采样工具，如采样筒、砂密度筒、金属杆等。

S3、在实验室内的平整硬质地面上铺上一层胶纸，防止土样与地面直接接触。

S4、按照分层要求，先用采样筒采取一定深度的重塑土样，并将土样放在胶纸上。

S5、使用金属杆进行击实，将土样压实至目标密度，通常为标准贯入度或标准密度。

S6、再次使用采样筒，在压实土样的上方采取下一层土样，并按照相同方法进行击实。

S7、重复以上步骤，直至采集到所有需要的土样层。

S8、将每一层击实土样取出，用相应的工具(如砂密度筒)测量其密度和含水量等性质。

S9、根据实验需要，对样品进行后续的物理、化学性质测试或存储。

需要注意的是，击实法采用的是机械力来压实土样，对土样的变形和破坏较大，因此需要对实验目的和所选土样进行合理的考虑和选择。此外，采用击实法制备土样时，需要对击实方法、击实次数和击实强度等参数进行严格控制，以保证样品的可靠性和重复性。

在制备土样时，采用击实法需要先将土材料放入制样筒中，然后用金属杆依次对每层土进行打击，使得土层逐渐紧密，形成一个整体的土样。但是，如果不同层土材料击实后的层间连接不够紧密，或者在加入下一层土材料前没有充分划刻上一层土层的表面，就容易造成土样断裂或分层的情况，影响样品的质量。

因此，在每次击实后均需要对土层表面进行划刻，可以使得下一次添加的土材料能够更好地与上一层土层连接，从而避免了土样的断裂和分层，提高了样品的质量。同时，这种方法还可以使得土样的压实均匀，保证了样品的代表性。

但上述手动划刻的方式不仅耗时耗力，十分不方便，同时对击实后的每层土层的划刻深度、划刻在土层表面所涉区域均会有较大偏差，造成各土样的层间接触面积不同，导致各相邻层间的粘结粘度不同，影响制备出的重塑土的样品质量。

发明内容

为解决上述背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种重塑土制样装置。

本发明采用以下技术方案实现：一种重塑土制样装置，包括基座，所述基座顶部设置有可支撑制样筒的下板，所述下板上方正对悬设有上板，所述上板上设置有加载机构；

所述加载机构包括加载板、划刻组件以及动作组件，所述加载板可在所述制样筒内轴向移动，所述划刻组件和动作组件均收容于所述加载板中，所述动作组件受驱动于所述加载板下移运动，能够先带动所述划刻组件伸出至所述加载板底部外侧以触压土层表面、再带动所述加载板整体进行周向转动。

作为上述方案的进一步改进，所述下板顶部设置有第一围槽板，所述制样筒底部卡置于所述第一围槽板，所述上板底部设置有第二围槽板，所述制样筒顶部卡置于所述第二围槽板，所述上板与所述下板之间设置有多根定位杆。

作为上述方案的更进一步改进，位于所述第一围槽板内侧的所述下板顶部自下而上依次叠置有透水石和滤纸。

作为上述方案的进一步改进，所述加载板上方活动悬设有防倾板，所述防倾板顶部设置有加压杆。

作为上述方案的更进一步改进，所述动作机构包括筒体以及均设置于所述筒体上的第一动作组件、第二动作组件和第三动作组件，所述筒体顶部插设有连杆，所述连杆顶端固定于所述防倾板底部，所述第一动作组件受驱动于所述连杆轴向下移作用，能够带动所述筒体进行转动，所述第二动作组件受驱动于所述筒体的转动作用，能够带动所述划刻组件伸出至所述加载板底部外侧，所述第三动作组件受驱动于所述筒体的转动作用，能够带动所述加载板进行周向转动。

作为上述方案的更进一步改进，所述第一动作组件包括设置于所述连杆外侧壁上的第一限位块，所述筒体顶部开设有与所述连杆插接配合的第一活动槽，所述第一活动槽槽壁上轴向开设有呈螺旋状的第一限位槽。

作为上述方案的更进一步改进，所述连杆外侧套设有第一弹簧，所述第一弹簧两端分别搭接于所述防倾板底部及筒体顶部。

作为上述方案的更进一步改进，所述第二动作组件包括螺杆，所述筒体底部开设有第二活动槽，所述螺杆顶部螺纹插设于所述第二活动槽中，所述螺杆底部连接所述划刻组件。

作为上述方案的更进一步改进，所述第三动作组件包括固定于所述筒体外周侧上的第二限位块，所述加载板顶部开设有第三活动槽，所述筒体转动卡设于所述第三活动槽上，所述第三活动槽内周侧开设有四分之三周长的第二限位槽，所述第二限位块滑动卡设于所述第二限位槽中。

作为上述方案的进一步改进，所述划刻组件包括移动板，所述移动板顶部中心处与螺杆底部固定相连，所述移动板底部与所述加载板内具有的空腔腔壁间设置有第二伸缩杆，所述移动板底部布设有钉头，所述加载板底部预留有可供所述钉头伸出的通槽。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明的重塑土制样装置，通过上板上设置的加载机构，在每次需要击实土层时，仅需驱动加载板下移，就可依序自动便捷地实现对土层的击实、钉头钻入土层以及加载板带动钉头转动均匀划刻土层表面，避免产生偏差，确保制备出的重塑土的样品质量。

2、本发明的重塑土制样装置，通过设置第一伸缩杆、第一齿轮、第二齿轮等部件，可在筒体转动且移动板下移的同时，带动部分钉头转动钻入土层，提高钉头入土效率，尤其对于土质较硬的土层有较好的划刻效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中加载板、筒体等部件处于初始状态下的局部剖面结构示意图；

图3为图2中加载板、筒体等部件处于另一状态下的局部剖面结构示意图；

图4为图2中加载板、筒体等部件处于又一状态下的局部剖面结构示意图；

图5为图2中沿筒体外侧的轴向剪切、平铺、展开后第一限位槽在筒体内侧分布状态的结构示意图；

图6为图2中筒体转动插设在加载板上的剖面结构示意图；

图7为图4中A处放大的结构示意图。

主要符号说明：

1、基座；2、下板；3、上板；4、第一围槽板；5、第二围槽板；6、制样筒；7、定位杆；8、通孔；9、加载板；10、连杆；11、防倾板；12、加压杆；13、筒体；14、第一活动槽；15、第二活动槽；16、第一限位槽；17、第一限位块；18、第三活动槽；19、第二限位槽；20、第二限位块；21、螺杆；22、第一伸缩杆；23、移动板；24、第二伸缩杆；25、钉头；26、第一齿轮；27、第二齿轮；28、第一弹簧；29、通槽；30、挡板。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

请结合图1至图7，重塑土制样装置，包括基座1，基座1顶部设置有可支撑制样筒6的下板2，下板2上方正对悬设有上板3，上板3上设置有加载机构。

加载机构包括加载板9、划刻组件以及动作组件，加载板9可在制样筒6内轴向移动，划刻组件和动作组件均收容于加载板9中，动作组件受驱动于加载板9下移运动，能够先带动划刻组件伸出至加载板9底部外侧以触压土层表面、再带动加载板9整体进行周向转动。

下板2顶部设置有第一围槽板4，制样筒6底部卡置于第一围槽板4，上板3底部设置有第二围槽板5，制样筒6顶部卡置于第二围槽板5，上板3与下板2之间设置有多根定位杆7，以便于对制样筒6的安装定位。

位于第一围槽板4内侧的下板2顶部自下而上依次叠置有透水石和滤纸。

加载板9上方活动悬设有防倾板11，防倾板11顶部设置有加压杆12。

动作机构包括筒体13以及均设置于筒体13上的第一动作组件、第二动作组件和第三动作组件，筒体13顶部插设有连杆10，连杆10顶端固定于防倾板11底部，第一动作组件受驱动于连杆10轴向下移作用，能够带动筒体13进行转动，第二动作组件受驱动于筒体13的转动作用，能够带动划刻组件伸出至加载板9底部外侧，第三动作组件受驱动于筒体13的转动作用，能够带动加载板9进行周向转动。

第一动作组件包括设置于连杆10外侧壁上的第一限位块17，筒体13顶部开设有与连杆10插接配合的第一活动槽14，第一活动槽14槽壁上轴向开设有呈螺旋状的第一限位槽16。

连杆10外侧套设有第一弹簧28，第一弹簧28两端分别搭接于防倾板11底部及筒体13顶部。第一弹簧28可帮助连杆10在按压后的复位。

第二动作组件包括螺杆21，筒体13底部开设有第二活动槽15，螺杆21顶部螺纹插设于第二活动槽15中，螺杆21底部连接划刻组件。

第三动作组件包括固定于筒体13外周侧上的第二限位块20，加载板9顶部开设有第三活动槽18，筒体13转动卡设于第三活动槽18上，第三活动槽18内周侧开设有四分之三周长的第二限位槽19，第二限位块20滑动卡设于第二限位槽19中。

划刻组件包括移动板23，移动板23顶部中心处与螺杆21底部固定相连，移动板23底部与加载板9内具有的空腔腔壁间设置有第二伸缩杆24，移动板23底部布设有钉头25，加载板9底部预留有可供钉头25伸出的通槽29。

本实施例的工作原理：

首先，先把透水石和滤纸放于下板2上的由第一围槽板4围成的凹槽槽内，往上依次放置制样筒6和上板3，制样筒6扣进由第二围槽板5围成的槽内，上板3和下板2之间用定位杆配合螺纹头螺接固定。其次，试样浆液制备。称取干高岭土，加入蒸馏水，制备成大于液限的稀浆液。再次，把稀浆液倒入制样筒6，即通过上板3具有的通孔8将稀浆液倒入制样筒6。之后在筒体13顶部开口内放入加载板9，通过加压杆12向加载板9施加载荷，重复上述步骤以逐层压制出重塑土样品。

期间，当加压杆12带动防倾板11、连杆10和加载板9下移时，当加载板9底部接触到土层顶面时，随着加压杆12的继续施压，由于加载板9会受到来自土层顶面的支撑力，此时连杆10底部会伸入第一活动槽14，带动第一限位块17摩擦挤压呈螺旋状的第一限位槽16槽壁，迫使筒体13作周向转动使其与螺杆21间相互螺纹作用，使螺杆21在第二伸缩杆24限位作用下，从第二活动槽15中伸出以带动移动板23向下移动直至钉头25伸出至加载板9底部外侧，使钉头25扎入土层内，由于第二限位块20跟随筒体13转动，使得第二限位块20从第二限位槽19的一端转动至另一端，随后第二限位块20受到来自第二限位槽19另一端槽壁的阻挡，则筒体13无法在第三活动槽18中继续相对转动。

此时随着加压杆12继续向加载板9进行施压，连杆10通过第一限位块17继续摩擦挤压第一限位槽16的槽壁，则筒体13会通过第二限位块20带动加载板9整体进行周向转动，使加载板9带动其底部扎入土层的钉头25对土层进行划刻。

该次划刻结束后，解除对加压杆12的施压，第一弹簧28弹力释放推动连杆10、加载板9、移动板23及钉头25回复至初始位置，然后将加载板9移出制样筒6，向制样筒6中在划刻后的土层上添加下一层待压土，并重复上述步骤进行下一层的压土及划刻作业，直至制备出所需的重塑土样品。

实施例2

请结合图1至图7，本实施例为实施例1的改进方案，为了进一步提高对土层的划刻效果，本实施例在移动板23内设置有可转动的第一齿轮26，并在第一齿轮26周向上环绕设置有多个与其啮合的第二齿轮27，每个第二齿轮27中心与一个钉头25顶部插接固定，则可带动该部分钉头25自转，提高破土效果，其余钉头不发生转动。

第二活动槽15内的槽顶壁上固定有第一伸缩杆22，第一伸缩杆22贯穿螺杆21后伸入至移动板23内，以与第一齿轮26的中心处相固定。

每个通槽29中弹性连接有两个相对挡板30，两个挡板30相离侧与通槽29的槽壁之间均设置有第二弹簧，当第二弹簧处于非形变状态时，两个挡板30相互接触完全封闭住通槽29。

挡板30相对侧的顶部具有自上而下向心倾斜的坡面，当钉头25进入通槽29时，钉头25侧壁会挤压挡板30的坡面，迫使两个挡板30相互分离，解除对通槽29的封堵状态，以便钉头25穿出至加载板9底部外侧钻入土层内。

当筒体13转动时且螺杆21带动移动板23下移时，会通过第一伸缩杆22带动第一齿轮26及若干第二齿轮27转动，则与第二齿轮27对应的若干钉头25会发生自转，以便于钉头25在受压的情况下钻入土层中。

综上，本实施例的重塑土制样装置可在实施例1的基础上，仅通过加压杆12的向下施压，就可依序完成加载板9击实土层、钉头25钻入土层(部分钉头25自身转动划刻土层)、加载板9带动钉头25转动划刻土层表面，便捷可靠。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种重塑土制样装置，其特征在于，包括基座，所述基座顶部设置有可支撑制样筒的下板，所述下板上方正对悬设有上板，所述上板上设置有加载机构；

所述加载机构包括加载板、划刻组件以及动作组件，所述加载板可在所述制样筒内轴向移动，所述划刻组件和动作组件均收容于所述加载板中，所述动作组件受驱动于所述加载板下移运动，能够先带动所述划刻组件伸出至所述加载板底部外侧以触压土层表面、再带动所述加载板整体进行周向转动。

2.如权利要求1所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述下板顶部设置有第一围槽板，所述制样筒底部卡置于所述第一围槽板，所述上板底部设置有第二围槽板，所述制样筒顶部卡置于所述第二围槽板，所述上板与所述下板之间设置有多根定位杆。

3.如权利要求2所述的重塑土制样装置，其特征在于，位于所述第一围槽板内侧的所述下板顶部自下而上依次叠置有透水石和滤纸。

4.如权利要求1所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述加载板上方活动悬设有防倾板，所述防倾板顶部设置有加压杆。

5.如权利要求4所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述动作机构包括筒体以及均设置于所述筒体上的第一动作组件、第二动作组件和第三动作组件，所述筒体顶部插设有连杆，所述连杆顶端固定于所述防倾板底部，所述第一动作组件受驱动于所述连杆轴向下移作用，能够带动所述筒体进行转动，所述第二动作组件受驱动于所述筒体的转动作用，能够带动所述划刻组件伸出至所述加载板底部外侧，所述第三动作组件受驱动于所述筒体的转动作用，能够带动所述加载板进行周向转动。

6.如权利要求5所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述第一动作组件包括设置于所述连杆外侧壁上的第一限位块，所述筒体顶部开设有与所述连杆插接配合的第一活动槽，所述第一活动槽槽壁上轴向开设有呈螺旋状的第一限位槽。

7.如权利要求6所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述连杆外侧套设有第一弹簧，所述第一弹簧两端分别搭接于所述防倾板底部及筒体顶部。

8.如权利要求5所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述第二动作组件包括螺杆，所述筒体底部开设有第二活动槽，所述螺杆顶部螺纹插设于所述第二活动槽中，所述螺杆底部连接所述划刻组件。

9.如权利要求5所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述第三动作组件包括固定于所述筒体外周侧上的第二限位块，所述加载板顶部开设有第三活动槽，所述筒体转动卡设于所述第三活动槽上，所述第三活动槽内周侧开设有四分之三周长的第二限位槽，所述第二限位块滑动卡设于所述第二限位槽中。

10.如权利要求1所述的重塑土制样装置，其特征在于，所述划刻组件包括移动板，所述移动板顶部中心处与螺杆底部固定相连，所述移动板底部与所述加载板内具有的空腔腔壁间设置有第二伸缩杆，所述移动板底部布设有钉头，所述加载板底部预留有可供所述钉头伸出的通槽。