CN201397262Y - 土工试样制备仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种土工试样制备仪。其结构特征是由上板、下板和中间的立柱组成框架。千斤顶座落在下板上，顶部顶撑垫块，垫块上置放制样筒，制样筒内置有套筒，垫板安装在上板上，垫板面上开有长方孔，孔内设环形浅槽，顶柱或空心顶嵌入垫板固定，其下端嵌套于制样筒套筒内。本实用新型结构简单，易操作，可完成各类实心和空心重塑土制样及用于最优含水量试验，具备脱样功能，它克服现有设备造价较高，体积较大，存在噪音以及难易携带的缺陷，为土工试验及相关研究增添了经济实用的新仪器。

Description

土工试样制备仪
技术领域
本实用新型涉及机械工程领域，属土工试验设备类，具体说是一种土工试样制备仪。
背景技术
土工试验中经常涉及到重塑土样制备和最优含水量试验。由于原状土样具有结构性，有时因其复杂性，不易取得原状试样，或者原状试样很容易受到显著扰动，给研究工作带来不确定性；另外，最优含水量试验也是室内研究和现场施工中常见的基本土工试验，它提供压实施工中的最优水量数据。而重塑土样因为试样的条件可控，便于特定目的的研究，因此，经常需要在室内制作重塑土样进行试验。室内制备重塑土样是一项基本的土工试验工作。特别，对于扭剪仪(空心圆柱仪)试验，目前缺乏专门的重塑空心样制备设备，使得重塑空心样制备非常麻烦，功效很低。
目前，最优含水量试验还主要利用击实试验来确定。击实试验采用的击实仪主要分两类：一种是简易的手工击实仪。它提供一个制样筒和一个重锤，通过人工方式击实并人工推样。这种击实仪相对廉价，一般在2000元左右。但是人工劳动强度大，而且往往因为人力气不够，不能达到很好的效果。另一种是电动击实仪。这类仪器用专门的电动装置提供击实动力，相对来说减轻人工劳动强度，但试样还要配专门的推土器将它推出来；其次造价比较高，售价一般在15000元以上，并且体积较大，存在噪音，难以在野外使用；再者击实仪制备条件还受压力范围小的限制。利用击实仪制作重塑试样，无论是人工还是电动设备，其压力都靠冲击力，不能持续加压，土样容易出现分层现象。
发明内容
鉴于上述，本实用新型的目的旨在提供一种土工试样制备仪。设计思路是利用液压千斤顶为出力器，用金属框架为反力装置。通过装在框架上部的顶柱和下部的千斤顶将中间制样筒中的土进行压实，从而能够完成重塑样制备和最优含水量试验。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种土工试样制备仪，是由上板、立柱、垫板、制样筒、千斤顶、下板、垫块、顶柱、空心顶、套筒和双脱样片组成。由上板、下板和中间的立柱组成框架。千斤顶安装在下板上，千斤顶顶上置有垫块，垫块上置放制样筒，筒内置设置套筒，垫板装在上板上，垫板面上开有长方孔，孔内设环形浅槽，顶柱上端通过螺栓可旋转嵌入垫板槽中，顶柱或空心顶下端嵌套于制样筒或套筒内。
上述空心顶为空心筒。
上述垫块有实心脱样垫块，空心脱样垫块，筒底垫块，行程垫块四种。
本实用新型的优点是：
1、原理简单，功能完善。本实用新型可完成重塑土制样和最优含水量试验，有脱样功能，无须再配推土器。仪器构成很简单，所有原件制造工艺简单，使用中不容易损坏。只需增换少量部件就可以制备各种类型实心和空心土工试样，为科学试验和理论研究提供样品。
2、成本低，功效高
视自身生产条件，仪器的制造成本在500-1000元之间。仪器操作简单，易实施，无需培训；其次工作效率很高，制备一个试样一般只需5分钟，人工劳动强度很低，可以满足大批量制样的需求。
3、无噪音，可携带
该仪器没有电动装置，采用千斤顶加力，无噪音污染，而且对实用环境没有限制。采用高强度轻质金属材料制造，其重量可以降到可携带的程度。从而能够在野外现场进行试验。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2a为筒底垫块(空心)示意图。
图2b为筒底垫块(实心)示意图。
图2c为实心脱样垫块(行程垫块)示意图。
图2d为空心脱样垫块示意图。
图3为空心顶(空心样)示意图。
图4为顶柱(实心样)示意图。
图5为套筒示意图。
图6为双脱样片示意图。
具体实施方式
下面，通过原件和材料选择对本实用新型的技术方案再作进一步的说明：
实施例1
一种土工试样制备仪，是由上板1、立柱2、垫板3、制样筒4、千斤顶5、下板6、垫块7、顶柱8、空心顶9、套筒10和双脱样片11组成。上板1、下板6和中间的4根立柱2组成一个封闭的加载框架。立柱2用螺栓固定在上板1和下板6上。千斤顶5座落在框架内的下板6上，千斤顶5上置垫块7，垫块7上放置制样筒4，垫板3安装在上板1上，垫板3面上开有长方孔，孔内设环形槽，顶柱8上端用螺栓旋转固定在垫板3内，垫板3固定在上板1上，顶柱8下端嵌套于制样筒4内。
各部件的功能与作用：
1、垫板和顶柱：顶柱通过垫板安装在上板上。垫板的作用是分散持力，让施加的压力尽可能平均分布到上板，从而防止局部变形。垫板3上刻有环形定位槽以定位空心顶。
2、空心顶：为空心的圆环筒状，制作空心试样时替代顶柱从上部进行压实。千斤顶上行后其上端嵌入垫板定位槽中固定，下端进入空心试样模具压实土样。同时空心顶内壁可以起到固定套筒的作用。空心顶和套筒以及对应的空心样垫块仅在制备空心试样时使用。
3、制样筒：为一个不锈钢筒，根据试样大小可以制作不同标准的筒。一般应当比试样略长出20-30mm，以抵消制样过程中的试样末端损失。
4、套筒：不锈钢筒，它配合大制样筒形成一个制作空心试样的模具。
5、垫块：主要是在工作过程中用于增加高度，弥补千斤顶行程不足的问题。垫块有四种：1)实心脱样垫块：2)空心脱样垫块；3)筒底垫块：4)行程垫块。实心脱样垫块和空心脱样垫块用于将制作好的实心和空心试样从制样筒中推出来；筒底垫块和行程垫块在压实过程中垫在制样筒底或者用以增加千斤顶行程高度。
以上垫块根据需要及千斤顶行程大小，垫块可以设计不同高度和不同尺寸的若干个，以满足实际需要。
6、双脱样片：双脱样片主要用来脱样。它中空，外径与制样筒相同或者稍大，内径比制样筒内径略大，从而防止脱样片和试样之间有摩擦力。双脱样片为两个半圆，它们以楔形啮合，上端嵌入垫板定位槽中。防止滑落。在脱样片的顶端适当位置开槽，用以观察脱样进程，让操作人在试样快出来时放缓速度，防止破坏试样。
7、千斤顶：安装在下板上，以旋动扣方式安装。必要时可以更换千斤顶。实际中一般采用10T的小千斤顶，Φ50×100mm的试样上可施加压力达50Mpa，能够满足一般要求。
制备实心试样的过程：在制样筒4中装入土(分层或者一次)，然后千斤顶5上行，使顶柱8伸入制样筒4压实土样。制样筒4高度大于试样高度20mm。当一次压实完毕或者千斤顶5行程用完后，下落千斤顶5，取下制样筒4加土并增加垫块7，然后再次压实，直到达到目的。当整个试样的压实试验完毕以后，千斤顶5复位，旋拧顶柱8，将其从垫板3卸下，换上双脱样片10，同时取下制样筒底垫块7，换上实心脱样垫块。然后升千斤顶5，让实心脱样垫块进入制样筒4，将试样顶出。顶出过程中从双脱样片11的开槽中可以看到试样顶起位置。本发明中，只要设计适当的加载架高度和变形强度并配备多种口径制样筒，可以制备目前常用的Φ38mm×76mm、Φ50mm×100mm和Φ100mm×200mm等各种土工重塑试样。
实施例2
制备外径100mm，内径60mm，高200mm的空心试样。
制样时，先在Φ100mm×220mm的制样筒4中放一个Φ50mm×220mm的套筒10。套筒10的内直径小于外直径14mm，厚度7mm。同时制样筒4和套筒10底部置放空心样筒底垫块7，将制样筒4和套筒10在底部定位。定位后的两筒形成制备空心试样的模具。然后，让垫板3下的空心顶9上部嵌入垫板3环形定位槽中。空心顶9的外直径小于外制样筒内径2mm，内直径大于套筒10外径2mm，其高度比制样筒高出20mm。空心顶9伸入制样筒中压实空心土样。因空心顶9内壁紧贴套筒10，外壁紧贴制样筒4，所以它同时起到定位作用，能保证制样过程中套筒10和外面的制样筒4之间不会有显著的位错。试样制备完成后，取下空心顶9，在上部装上大试样的双脱样片11，并嵌入垫板定位槽中，然后将底部的实心垫块取出，换上空心脱样垫块，然后用千斤顶5将若干个空心脱样垫块陆续压入制样筒4，最终将套筒10和空心试样一同推出制样筒4。因为有套筒10衬护，脱试样过程中，空心试样不容易被破坏。

Claims (3)

1、一种土工试样制备仪，是由上板(1)、立柱(2)、垫板(3)、制样筒(4)、千斤顶(5)、下板(6)、垫块(7)、顶柱(8)、空心顶(9)、套筒(10)和双脱样片(11)组成，其特征是由上板(1)、下板(6)和中间的立柱(2)组成框架，千斤顶(5)座落在下板(6)上，千斤顶(5)上置有垫块(7)，垫块(7)上置放制样筒(4)，制样筒(4)内置有套筒(10)，垫板(3)装在上板(1)上，垫板(3)面上开有长方孔，孔内设环形槽，顶柱(8)上端用螺栓旋转固定在垫板(3)环形槽中，垫板(3)固定在上板(1)上，顶柱(8)或空心顶(9)下端嵌套于制样筒(4)或套筒(10)内。
2、根据权利要求1所述的一种土工试样制备仪，其特征是上述空心顶(9)为空心筒。
3、根据权利要求1所述的一种土工试样制备仪，其特征是上述垫块(7)为实心脱样垫块，或为空心脱样垫块，或为筒底垫块：或为行程垫块。
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