CN201188071Y - 一种无扰动土的压缩试验仪 - Google Patents

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徐日庆
邵允铖
朱剑锋
李昕睿
张晓曼
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Abstract

本实用新型公开了一种无扰动土的压缩试验仪。在底板的立柱上端装有横梁，纵梁上端面的承重刀口与横梁下端面凹槽相配后固定，短纵梁上放置平衡砝码，长纵梁下端设有荷载盘及挂钩组成的外框架部件；在底座孔中装有下透水石、限位环和环刀；内筒由三瓣构成插入外筒中，内筒与环刀外圆配合，三根固定杆的一端分别与底座铰接，另一端上装有顶盖压在外筒端面，待压土体装入内筒中，透水石从顶盖压在土体上，顶压帽压在透水石上组成的压力仓部件。将压力仓部件装在外框架部件底板上，调整横梁和纵梁位置，压力柱套入顶压帽，纵梁经压力柱对准顶压帽中心，构成无扰动土的压缩试验仪。它为相关研究提供无扰动的土样，重塑土可在其中成型、受压，并无扰动成样。

Description

一种无扰动土的压缩试验仪
技术领域
本实用新型涉及是土体试验装置，尤其是涉及一种无扰动土的压缩试验仪。
背景技术
在对土体强度的研究中，可知土体的强度与其所受的扰动程度有很大关系，原状土样的强度要远大于扰动土样。所以在研究中许多研究者探索在原状土样和扰动土样强度之间的相关联系，以判定扰动后土样的强度折减程度。而且对土样的扰动程度不同，强度的折减程度也不一样。那么在研究中就要有合适的方法和仪器来模拟不同程度的扰动，并保证模拟后的状态可以被合理保持并且其强度可以被准确测试。目前已知的土体扰动模拟方法中对重塑土样的压缩和卸荷是一种有效的方法，但目前已有的土体压缩仪只能对土体进行简单压缩，而不能提供合适大小的试样来进行进一步的三轴试验，并且现有压缩仪在压缩后取样过程中会对土样产生较大的扰动，这就在很大程度上影响了研究的准确性。
发明内容
为了解决现有土体压缩仪对于扰动土样研究的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种无扰动土的压缩试验仪，可以对重塑土样进行有控制地压缩，提供后续试验研究中所需的合适大小土样，并且可以在压缩后的取样过程中保持此样的结构性不受取样扰动影响。同时也可满足压缩时排水与不排水的两种不同试验需要。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
包括外框架部件和压力仓部件，其中：
1)外框架部件：包括底板、两根立柱、横梁、纵梁、荷载盘及挂钩；底板安装两根立柱，两根立柱上端装有横梁，横梁下端面开有凹槽，纵梁上端面开有的承重刀口，承重刀口与横梁下端面凹槽相配后固定，承重刀口一侧的短纵梁上放置平衡砝码，承重刀口另一侧的长纵梁下端设有荷载盘及挂钩。
2)压力仓部件：包括顶压帽、顶盖、外筒、内筒、环刀、限位环、底座、三根固定杆、上透水石和下透水石；在底面开有排水槽的底座孔中依次装有下透水石、限位环，限位环孔中装有环刀；内筒由三瓣构成并插入外筒中顶部平齐后固定，内筒长度小于外筒长度，内筒与环刀外圆配合，三根固定杆的一端分别与底座铰接，三根固定杆的另一端上装有顶盖，顶盖压在外筒端面，待压土体装入内筒中，透水石从顶盖压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽压在透水石上。
将压力仓部件的底座装在外框架部件底板的压缩仓安装区域，调整横梁和纵梁上下位置，压力柱套入顶压帽，纵梁经压力柱对准顶压帽中心，构成无扰动土的压缩试验仪。
所述的纵梁上端面设有纵向水平泡。所述的横梁上端面设有横向水平泡。
本实用新型具有的有益效果是：
制作一个大小合适的土体试样，并且此样的结构性和强度最大程度上得到了保留，其残留在环刀中的土体可以直接称重测出制备样的密度，操作简单方便。可以使用本仪器在土体试验研究时提供压缩且无扰动的土体试样，进行无扰土体的研究，重塑土可在其中成型、受压，并无扰动成样。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理示意图。
图2是外框架部件的结构原理示意图。
图3是图2外框架部件的A-A正视图。
图4是图2外框架部件的右视图。
图5是压力仓部件的局部剖视图。
图6是内筒结构示意图。
图7是外筒结构示意图。
图8是顶盖结构示意图。
图9是底座结构示意图。
图中：1.底板，2.立柱，3.横梁，4.纵梁，5.荷载盘及挂钩，6.压力柱，7.承重刀口，8.平衡砝码，9.纵向水平泡，10.限位螺母，11.横向水平泡，12.底板安装孔，13.压缩仓安装区域，14.顶压帽，15.顶盖，16.外筒，17.内筒，18.环刀，19.限位环，20.底座，21.固定杆，22.上透水石，23.下透水石。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型包括外框架部件和压力仓部件，其中：
如图1、图2、图4所示，外框架部件：包括底板1、两根立柱2、横梁3、纵梁4、荷载盘及挂钩5；底板1安装两根立柱2，两根立柱2上端装有横梁3，横梁3用四颗限位螺母10固定，横梁3下端面开有凹槽，纵梁4上端面开有的承重刀口7，承重刀口7与横梁3下端面凹槽相配后固定，承重刀口7一侧的短纵梁3上放置平衡砝码8，承重刀口7另一侧的长纵梁3下端设有荷载盘及挂钩5、压力柱6，横梁3和纵梁4上分别配有横向水平11泡和纵向水平泡9。
如图5所示，压力仓部件：包括顶压帽14、顶盖15、外筒16、内筒17、环刀18、限位环19、底座20、三根固定杆21、上透水石22和下透水石23。在底面开有排水槽的底座20孔中依次装有下透水石23、限位环19，限位环19孔中装有环刀18；内筒17由三瓣构成并插入外筒16中顶部平齐后固定，内筒17长度小于外筒16长度，内筒17与环刀18外圆配合，三根固定杆21的一端分别与底座20铰接，三根固定杆21的另一端上装有顶盖15，顶盖15压在外筒16端面，待压土体装入内筒17中，透水石22从顶盖15压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽14压在上透水石22上。
如图1、图3所示，将压力仓部件的底座20装在外框架部件底板的压缩仓安装区域13，调整横梁3和纵梁4上下位置，装在纵梁4下端的压力柱6套入顶压帽14，纵梁4经压力柱6对准顶压帽14中心，构成无扰动土的压缩试验仪。
如图5所示，所述的纵梁4上端面设有纵向水平泡9。
如图9所示，所述的横梁3上端面设有横向水平泡11。
本实用新型的工作过程如下：
1.安装：如图2，图3，图4，图9所示，将底板1在安装孔位置12用两颗螺母安装在可靠的实验台上，使挂钩5可以从实验台上自由下垂。将底座20用三颗螺母安装在底板的压缩安装区域上13。把下透水石23放入底座中并在其上放置限位环19，限位环宽口向上。调整横梁3两侧的限位螺母10，观看横向水平泡11，使横梁水平；调整纵梁4尾部的平衡砝码8位置，观看纵向水平泡9，使纵梁水平。
2.成样：如图5，图6(a)、(b)，图7(a)、(b)，图8(a)、(b)，图9(a)、(b)所示，将内筒17三瓣膜组合成筒状放入外筒16中，并用六颗螺丝将内外筒固定在一起。在组合好的内外筒底侧插入环刀18，使内外筒16、环刀18构成有刀口的一个完整筒状取样装置，并把筒内侧刷上凡士林或黄油。将此装置缓缓插扰动土样中，边插边用刀片刮去装置周边的土，直至土样完全装满取样装置。用刀片和钢丝锯小心刮去装置上下筒口表面的余土，把取样装置环刀插入底座中，放置平稳。在外筒上侧放好顶盖15，使其连接紧密。用底座20上的三根固定杆21分别嵌入顶盖的三个缺口中，并用自带螺母固定紧密。
3.压缩：如图1，图5所示，在已完成安装和取样的压缩筒上依次放置上透水石22、顶压帽14，将压力柱6正对顶压帽14中心位置。根据研究要求在荷载盘或挂钩5上加载合适的荷载并控制加载时间。需要注意的是，压缩仓的内径是61.8mm，试样承压面积是30cm2；根据杠杆原理，本实用新型荷载盘5处与压力仓中心位置(压力柱6)的荷载比值是1∶15，即荷载盘5处施加0.2N(0.02kg的砝码)的荷载即可在压力柱6处产生3N的力，在压力仓中产生1kPa的压力。
4.取样：如图1，图5，图6，图7所示，在完成所有压力的施加及卸载后，除去固定杆21的约束，小心取下内外筒及环刀组成的取样装置，将此装置倒置于毛玻璃片上，除去内外筒的约束螺丝，将外筒16移除，并把内筒17三瓣用滑移的方法去除。用钢丝锯将环刀及其内部土样一起取下，用作密度测试使用，则剩下的完整圆柱土样(Φ＝61.8mm，H＝180mm)可作为进一步研究用的试样。称量环刀18及其中的土样重量并减去事先称量的环刀18重量得到环刀中土样的重量，可以方便地得到压缩后土样的密度。需要注意的是，环刀18的容积是一定的，Φ＝61.8mm，h＝20mm，容积为60cm3。

Claims (3)

1.一种无扰动土的压缩试验仪，其特征在于，包括外框架部件和压力仓部件，其中：
1)外框架部件：包括底板(1)、两根立柱(2)、横梁(3)、纵梁(4)、荷载盘及挂钩(5)；底板(1)安装两根立柱(2)，两根立柱(2)上端装有横梁(3)，横梁(3)下端面开有凹槽，纵梁(4)上端面开有承重刀口(7)，承重刀口(7)与横梁(3)下端面凹槽相配后固定，承重刀口(7)一侧的短纵梁(3)上放置平衡砝码(8)，承重刀口(7)另一侧的长纵梁(3)下端设有荷载盘及挂钩(5)；
2)压力仓部件：包括顶压帽(14)、顶盖(15)、外筒(16)、内筒(17)、环刀(18)、限位环(19)、底座(20)、三根固定杆(21)、上透水石(22)和下透水石(23)；在底面开有排水槽的底座(20)孔中依次装有下透水石(23)、限位环(19)，限位环(19)孔中装有环刀(18)；内筒(17)由三瓣构成并插入外筒(16)中顶部平齐后固定，内筒(17)长度小于外筒(16)长度，内筒(17)与环刀(18)外圆配合，三根固定杆(21)的一端分别与底座(20)铰接，三根固定杆(21)的另一端上装有顶盖(15)，顶盖(15)压在外筒(16)端面，待压土体装入内筒(17)中，透水石(22)从顶盖(15)压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽(14)压在透水石(22)上；
将压力仓部件的底座(20)装在外框架部件底板的压缩仓安装区域(13)，调整横梁(3)和纵梁(4)上下位置，压力柱(6)套入顶压帽(14)，纵梁(4)经压力柱(6)对准顶压帽(14)中心，构成无扰动土的压缩试验仪。
2.根据权利要求1所述的一种无扰动土的压缩试验仪，其特征在于：所述的纵梁(4)上端面设有纵向水平泡(9)。
3.根据权利要求1所述的一种无扰动土的压缩试验仪，其特征在于：所述的横梁(3)上端面设有横向水平泡(11)。
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