CN202071186U - 一种细长土梁重塑土试样的成型模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种细长土梁重塑土试样的成型模具，包括底板和上板，底板上放置有长方形框体结构的外模，在外模的顶部设置有多个垫块组，每个垫块组由两个分别放置在外模两个长边上的长方体垫块组成，每个垫块组的高度相同；上板的下端固定连接有芯模，芯模为与外模内部空间相配合的长方体形状，且芯模的高度和外模高度相同。本实用新型解决了现有土梁重塑土试样制备时出现的土梁密度不均因和长细比较小的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于制造土样所用模具的设备技术领域，具体涉及一种细长土梁重塑土试样的成型模具。
背景技术
土工试验是土力学研究的基本内容之一，对于土力学的理论和工程应用研究中具有无法代替的作用。土工试验中土样的制备直接影响到土工试验的试验数据的可靠性，因此开发制备合理的、简便适用的土样制备方法和配套模具，具有十分重要的意义。
目前常用的重塑土样制备方法有击样法、击实法及压样法。击样法是根据土样制备容器的体积及所要求的干密度，含水量，按照试验需求计算出所需的一定湿度的土样，然后将这些湿土分次倒入容器内，用击实方法将土击实成样。击实法是将一定干密度，含水量的土用击实器击实到所需密度，然后用推土器退出，再切削成所需形状的土样。压样法是根据土样制备容器的体积及所要求的干密度，含水量，按照试验需求计算出所需的一定湿度的土样，然后将准备好的湿土分次倒入容器，用静压力压实成样。通过分析可知，这些重塑土试样制备均具有不同程度的缺点：
1.击样法击实的能量及位置不均衡，直接导致了所成土样的密度不均匀性，也就导致了试样的试验结果与实际值的偏差；
2.击实法操作中先将土样击实到所需密度，然后切削为试样所需的形状，由于击实器的形状限制，导致了土样形状的限制，对于特殊形状，如土梁、圆柱形土样难以成形；此外该法土样的密度不均匀性问题仍然存在。
3.压样法是根据土样制备容器的体积及所要求的干密度，用静压力压实成样，该法可以有效地解决土样的密度不均匀性问题，但在制做一些特殊形状和要求的试样时较为困难，也存在着土样制备成样难的问题。
以上试验土样成样方法各有优缺点。目前，土梁制备常采用压样法。对于土抗拉试件的制备，土工试验规程SL237-1999单轴抗拉强度试验中有关重塑土样制备中是采用长细比为2、截面为正方形的四棱柱体，模具为可拆卸的四瓣模。基于压样法制备四棱柱体时使得密度不均匀的问题得到改善，但取出土样是是将四瓣模依次拆卸，在拆卸过程中会使得四棱柱体试件的边缘受到不同程度的损伤，也就会间接导致试验结果与实际值的偏差，该法目前尚无应用于土梁试样的制作与研究。
综上所述，目前土梁试样制备过程的主要问题可以归结为两个方面：一方面，土样试件的长细比过小，无法称之为土梁，用其作为梁进行测试时无法严格满足梁的受力条件和特性；另一方面，常规的土样试件压样制备模具和成样方法使得土样试件受到不同程度的损伤，形状发生不同程度的改变或损伤，无法适应土梁弯曲试验的要求。
目前，由于土梁弯曲试验的优点较为明显，因此土的抗拉强度试验越来越倾向于通过土梁弯曲试验间接计算土的抗拉强度。由于土梁的长细比通常较大，采用常规的击样法、击实法制作难以保证土梁密度的均匀性，同时，常规的压样法不能适应长细比较大的细长土梁制样要求。因此，针对目前土梁制备过程中存在的问题，需要研制长细比较大的、细长土梁制样模具，开发一套合理的、适用的重塑土梁制备模具和成样方法，对于提高目前的土梁弯曲试验准确率和成功率均具有较大意义，也直接的服务于土力学土体抗拉强度理论研究与实际试验应用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种细长土梁重塑土试样的成型模具，解决了现有土梁重塑土试样制备时出现的土梁密度不均因和长细比较小的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种细长土梁重塑土试样的成型模具，包括底板和上板，底板上放置有长方形框体结构的外模，在外模的顶部设置有多个垫块组，每个垫块组由两个分别放置在外模两个长边上的长方体垫块组成，每个垫块组的高度相同，且多个垫块组的总高度和外模高度相同；上板的下端固定连接有芯模，芯模为与外模内部空间相配合的长方体形状，且芯模的高度和外模高度相同。
垫块组的数量为三个。
贯穿多个垫块组开有一个或多个竖直方向的长孔，每个长孔内均设置有柱销。
芯模通过螺钉与上板固定连接。
还包括脱模压头，脱模压头为门字形结构且下端部内侧对称开有直槽，脱模压头能通过所述两个直槽卡在所述外模宽边棱角上。
本实用新型装置适用于细长重塑土梁试样的制备，其有益效果是：1、制备土梁步骤简单，能方便地制出细长重塑土梁试样；2、在外模的顶部设置有多个高度相同的垫块组，这样在制样过程中，分多次加入等量的碎土样后再分次加压，保证了间接测定土的抗拉强度的土梁弯曲试验中对土梁试样的密度均匀性和扰动少的要求；3、通过外模形成土梁试样，再在外模上施加静压力使得土梁试样从外模中顺利退出，因此能制备长细比较大的重塑土梁试样，且制样成功率高，保证了间接测定土的抗拉强度的土梁弯曲试验的顺利进行。
附图说明
图1是本实用新型一种细长土梁重塑土试样的成型模具的结构示意图；
图2是使用本实用新型取样的结构示意图；
图3是使用本实用新型取样后的结构示意图。
其中，1.上板，2.芯模，3.螺钉，4.第三垫块，5.第二垫块，6.第一垫块，7.柱销，8.外模，9.底板，10.脱模压头，11.土梁试样，12.液压千斤顶。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种细长土梁重塑土试样的成型模具，包括底板9和上板1，底板9和上板1均为长方形板体，底板9上放置有用于形成所需制备试样11形状的外模8，外模8为长方形框体结构。外模8的高度即为所制备土梁试样11的高度。在外模8的顶部设置有三个垫块组，每个垫块组由两个长方体垫块组成，且该两个垫块分别放置在外模8的两个长边上，三个垫块组的总高度和外模8高度相同，即三个垫块组的总高度等于所需制备土梁试样11的高度，为了保证制备土梁的密度均匀，要求三个垫块组的垫块的高度相同，即每个垫块的高度为所需制备土梁高度的三分之一。三个垫块组为第一垫块组、第二垫块组和第三垫块组。第一垫块组包括两个第一垫块6，第二垫块组包括两个第二垫块5，第三垫块组包括两个第三垫块4。上板1的下端通过螺钉3固定连接有芯模2，芯模2为与外模8内部空间相配合的长方体形状，这样，在制备土梁过程中，芯模2能伸入外模8中压实土样。芯模2的高度和外模8高度相同。
贯穿三个垫块组上开有多个竖直方向的长孔，在每个长孔内均设置有柱销7。柱销7用来固定上下垫块之间的相对位置以免垫块在制备过程中相互错动，影响制样成功率。
还包括脱模压头10，脱模压头10为门字形结构且下端部内侧对称开有直槽，两个直槽之间的宽度能保证，脱模压头10能通过两个直槽卡在外模8宽边棱角上。
使用本实用新型制备细长土梁重塑土试样的过程为：将底板9置于水平地面或平台上，然后将外模8放置在底板9上，将制备土梁所需过筛碎土样等分成三份，取三分之一的过筛碎土样倒入外模8中，将两个第一垫块6别放置在外模8的两个长边上，将安装有芯模2的上板1水平放置在两个第一垫块6的表面，并使芯模2伸入在外模8内，使用液压千斤顶12在上板1向下加静压力，将土样压实；取另外三分之一的过筛碎土样倒入外模8中，再将两个第二垫块5放置在两个第一垫块6的表面，将上板1水平放置在两个第二垫块5的表面，并使芯模2伸入在外模8内，用液压千斤顶12在上板1向下加静压力，将土样压实；取最后三分之一的过筛碎土样倒入外模8中，再将两个第三垫块4放置在两个第二垫块5的表面，将上板1水平放置在两个第三垫块4的表面，并使芯模2伸入在外模8内，用液压千斤顶12在上板1向下加静压力，将土样压实，外模8内的土梁试样11为制得试样。
如图2所示，细长土梁重塑土制样的取样，将压样完成的模具倒置，取走底板9，再依次取走第一垫块6、第二垫块5和第三垫块4，各垫块的取走为取样预留施力空间，将脱模压头10通过两个直槽卡在外模8宽边棱角上，使用液压千斤顶12在脱模压头10向下加静压力，缓慢将外模8压下。如图3所示，外模8被压下并位于芯模2的外侧，土梁试样11位于芯模2的上部，制样过程完毕。
本实用新型通过分次称取等量的一定湿度和干密度的土样并用静压力分次压实，以保证土梁试样密度的均匀性；成样取样则通过静压力使得土梁试样从外模中顺利退出，以保证土梁试样的完整；本设计实用新型有效的保证了细长土梁的成样成功率，具有结构简单、操作方便等特点，为土工室内抗拉强度试验提供了密度均匀、形状完整无损的细长重塑土梁试样。
Claims (5)
1.一种细长土梁重塑土试样的成型模具，其特征在于，包括底板(9)和上板(1)，所述底板(9)上放置有长方形框体结构的外模(8)，在所述外模(8)的顶部设置有多个垫块组，所述每个垫块组由两个分别放置在所述外模(8)两个长边上的长方体垫块组成，所述每个垫块组的高度相同，且所述多个垫块组的总高度和外模(8)高度相同；所述上板(1)的下端固定连接有芯模(2)，所述芯模(2)为与所述外模(8)内部空间相配合的长方体形状，且所述芯模(2)的高度和外模(8)高度相同。
2.按照权利要求1所述的一种细长土梁重塑土试样的成型模具，其特征在于，所述垫块组的数量为三个。
3.按照权利要求1或2所述的一种细长土梁重塑土试样的成型模具，其特征在于，贯穿所述多个垫块组开有一个或多个竖直方向的长孔，所述每个长孔内均设置有柱销(7)。
4.按照权利要求1或2所述的一种细长土梁重塑土试样的成型模具，其特征在于，所述芯模(2)通过螺钉(3)与上板(1)固定连接。
5.按照权利要求1或2所述的一种细长土梁重塑土试样的成型模具，其特征在于，还包括脱模压头(10)，所述脱模压头(10)为门字形结构且下端部内侧对称开有直槽，所述脱模压头(10)能通过所述两个直槽卡在所述外模(8)宽边棱角上。
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