CN202853954U - 一种含夹层三轴试验试样制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含夹层三轴试验试样制样装置，制样器底座为有钢板焊接的门形结构，在开口的下方由四颗螺丝同心固定有试样推动杆固定基座，固定梯形牙试样推动螺杆,开口的两侧各垂直固定有制样模具固定螺杆，在制样器底座左边侧板内侧固定试样推动杆定位标尺,试样推动杆测距装置由固定在梯形牙试样推动螺杆底部的试样推动杆定位标及固定在制样器底座的侧板内的试样推动杆定位标尺,试样推动杆驱动扳手固定在梯形牙试样推动螺杆底端,下通用制样模具通过模具固定支架和固定螺母将模具固定在两根制样模具固定螺杆上。结构简单,操作简便,本装置采用模块化思路设计，更换中间的特定倾角模具块实现对夹层倾角的控制，装置简洁易于操作。

Description

一种含夹层三轴试验试样制样装置

技术领域

本实用新型涉及一种土工三轴实验制样技术领域，更具体涉及一种含夹层的三轴试验试样制样装置,本实用新型适用于对含夹层和裂隙发育的膨胀土及红粘土的力学性质研究，能够填补目前常规制样方式无法制作含夹层的三轴试验试样，并且能控制夹层的倾角、位置以及厚度的空白，为研究认识土体中裂隙及夹层对土体力学性质的影响提供了技术支撑。

背景技术

土体的强度参数是决定岩土工程的安全与设计关键力学参数，三轴试验是获取土体力学性质的重要方法，可以较为接近的模拟土体实际环境的受力情况，取得土体合理的抗剪强度参数，为工程设计或数值计算提供依据。

常规三轴试验通常用4～5个圆柱形试样分别在不同的围压条件下施加轴向压力进行剪切直至破坏，从而获得土体的抗剪强度，采用摩尔-库仑理论求得总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数。三轴试样的制样是将土体制成一定规格的圆柱形试样，通常为39.1mm×80mm。现有的制样方式一般采用单一土样压实或利用原状土样切削，制备成三轴试验要求的圆柱状试样，前者只能制作材料均匀的样品，而后者虽能够利用原状土体的不均匀性，切削出含有裂隙的原状试样，但很难控制裂隙的厚度、倾角以及位置。

针对以上制样方式在控制裂隙厚度、倾角以及位置上的不足，本专利采用分段击实、一定倾角（倾角范围为0-45度）截面切削的思路，提出了一种能够采用不同土样、控制夹层的厚度、倾角及位置的三轴试验制样方法及其装置。

发明内容

本实用新型的目的是在于提供了一种含夹层三轴试验试样制样装置，结构简单,操作简便,本装置采用模块化思路设计，包括通用的底座、螺杆、扳手、模具以及含有特定倾角截面的圆柱形模具，可依靠螺杆控制夹层的厚度及位置，仅更换中间的特定倾角模具块实现对夹层倾角的控制，装置简洁易于操作。

本实用新型的工作原理是:

（1）通过上、下倾斜截面制样模具所具有的倾斜截面作为圆柱土体的切割边界，切割形成斜截面，其中模具倾斜截面的倾角范围为0-45度。

（2）通过制样模具组合填筑不同的制样原料形成试样主体和试样夹层。

（3）通过试样推动装置的推动作用移动试样改变切割截面与试样的相对位置，切割试样主体和试样夹层达到制样目的。

（4）试样底座为工作平台，为精确确定试样夹层的厚度和空间位置提供标尺。

一种含夹层三轴试验试样制样装置，该装置包括土样A、夹层土样B、土样C、制样器底座、梯形牙试样推动螺杆、试样推动杆测距装置、试样推动杆驱动扳手、制样模具固定螺杆、模具固定支架；上通用制样模具、下通用制样模具、上倾斜截面制样模具、下倾斜截面制样模具；梯形牙试样推动螺杆、试样推动杆测距装置、试样推动杆驱动扳手、制样模具固定螺杆固定在制样器底座上形成操作平台。其特征在于：制样器底座为有钢板焊接的门形结构，制样器底座的顶板厚16mm，中央从上到下一次有直径53.1mm、厚5mm，直径29.1mm、厚11mm的同心圆形开口，此开口固定下通用制样模具同时也是梯形牙试样推动螺杆垂直运动的通道；在开口的下方由四颗螺丝同心固定有试样推动杆固定基座，推动杆固定基座内侧有与梯形牙试样推动螺杆配套的5mm螺距螺纹，起到固定并约束梯形牙试样推动螺杆垂直运动的作用；开口的两侧各垂直固定有一根长215mm、直径12mm的制样模具固定螺杆，制样模具固定螺杆伸出制样器底座顶面200mm起到固定试样模具的作用；在制样器底座正面左边侧板内侧固定有量程200mm、精度为0.1mm的标尺即试样推动杆定位标尺起到量测梯形牙试样推动螺杆垂直运动距离的作用。梯形牙试样推动螺杆表面有5mm螺距梯形螺纹，由试样推动杆固定基座内侧配套螺纹固定；试样推动杆测距装置由固定在梯形牙试样推动螺杆底部的试样推动杆定位标及固定在制样器底座的侧板内的试样推动杆定位标尺组成,通过试样推动杆定位标与试样推动杆定位标尺的比较起到确定梯形牙试样推动螺杆垂直运动距离的作用；试样推动杆驱动扳手为固定在梯形牙试样推动螺杆底端的双柄可拆卸棘轮扳手。下通用制样模具为一内径39.1mm、高82.48壁厚7mm的圆筒形模具，其顶端设有便于插入其他模具固定的止口、侧面对称布置两个带开口的固定支架，制样时通过模具固定支架和制样模具固定螺母将模具固定在两根制样模具固定螺杆上；上通用制样模具与下通用制样模具仅高度略有不同，其高度为46mm；上倾斜截面制样模具为内径39.1mm、壁厚7mm，顶部截面垂直轴线，底部截面为特定倾角，两端分别设内凹止口，垂直截面止口为与上通用制样模具外凸止口的连接机构，斜截面内凹止口为与下倾斜截面制样模具斜截面外凸止口的连接机构，制样时通过模具固定支架和制样模具固定螺母将模具固定在固定螺杆上，为试样上部制样冲击压实形成圆柱提供模具；下倾斜截面制样模具为内径39.1mm、壁厚7mm顶部为特定倾角截面，底部为垂直轴线截面，该截面有内凹止口，与下通用试样模具外凸止口连接固定、斜截面设外凸止口作为切削试样的边界同时作为与上倾斜截面制样模具斜截面凸起止口的连接机构，制样时通过模具固定支架和制样模具固定螺母将模具固定在两根制样模具固定螺杆上，为试样下部土体填筑冲击压实提供模具，同时为试样夹层的切削提供斜截面。

需要说明的是，由于本装置通过模具的倾斜截面切削样品形成夹层倾角，故对于不同的倾角有专门的倾斜截面模具，即上、下倾斜截面制样模具,其倾角可根据实际的研究需要在0～45度范围进行加工，例如：上、下15度倾斜截面制样模具、上、下30度倾斜截面制样模具、上、下45度倾斜截面制样模具等组合，还可依据实际的需要制作任意角度（0～45度）倾斜截面的制样模具。

其特征在于：制样器底座为钢板焊接的门形结构，制样器底座的顶板厚16mm，中央从上到下一次有直径53.1mm、厚5mm，直径29.1mm、厚11mm的同心圆形开口，开口的两侧各垂直固定有一根长215mm、直径12mm螺杆，该螺杆伸出顶面200mm形成制样器固定螺杆。

制样过程中，下通用制样模具、上通用试样模具、上倾斜截面制样模具、下倾斜截面制样模具依据制样步骤的实际组合，通过固定螺杆和制样模具固定螺母固定在制样器基座上，形成内径39.1mm的圆筒形试样。

在制样器底座侧板内侧固定有量程200mm、精度为0.1mm的标尺。

试样推动顶板制样时直接置于梯形牙试样推动螺杆顶部，梯形牙试样推动螺杆表面有5mm螺距梯形螺纹，试样推动杆固定基座正中设有与试样推动螺杆表面螺纹配套的螺纹，起到固定试样推动螺杆作用，试样推动杆固定基座通过4个螺丝与制样器底座固定；

试样推动杆测距装置由固定在试样顶杆底部的定位标及固定在制样器底座的侧板内的标尺组成；

试样推动杆驱动扳手为固定在试样推动杆底端的双柄可拆卸棘轮扳手。

下通用制样模具为一内径39.1mm、高82.48壁厚7mm的圆筒形模具，其顶端设有便于插入其他模具固定的止口、侧面对称布置两个带开口的固定支架，制样时通过模具固定支架将模具固定在两根制样模具固定螺杆上。

上通用制样模与下通用制样模具相似其高度为47.61mm，侧面对称布置两个带开口的固定支架。

如图2、3、4所示，上倾斜截面制样模具为内径39.1mm、壁厚7mm一端垂直轴线一端为特定倾角、两端分别设止口的圆筒形机构，侧面对称布置两个带开口的模具固定支架，制样时通过模具固定支架将模具固定在两根制样模具固定螺杆上。

如图5、6、7所示，下倾斜截面制样模具为内径39.1mm、壁厚7mm一端垂直轴线一端为特定倾角垂直轴线断面内凹止口、斜截外凸止口作为切削试样的边界同时作为与上倾斜截面制样模具斜截面突起机构连接的卡槽、垂直截面内凹作为与通用底部制样模具的连接机构，制样时通过模具固定支架将模具固定在两根制样模具固定螺杆上。

如图1所示，即为各制样模具组装情况。

本实用新型具有下列优点：

（1）可以进行三种不同材料的混合制样。

（2）可以制作不同倾角的夹层。

（3）可以控制夹层的厚度。

（4）可以控制夹层在整个试样中的空间位置。

附图说明

图1为一种含夹层三轴试验试样制样装置示意图。

图2为一种上30度倾斜截面制样模具俯视图。

图3为一种上30度倾角倾斜截面模具剖面图。

图4为一种上30度倾角倾斜截面模具正视图。

图5为一种下30度倾斜截面制样模具俯视图。

图6为一种下30度倾角倾斜截面模具剖面图。

图7为一种下30度倾角倾斜截面模具正视图。

图8为一种倾角30度、厚度10mm试样示意图。

图9为一种含夹层三轴试验试样制样装置正视图。

其中：

1—制样模具固定螺杆；2—制样模具固定螺母；3—上通用制样模具；4—上倾斜截面制样模具；5-下倾斜截面制样模具；6-下通用制样模具；7-固定支架；8-制样器底座；9-试样推动杆固定基座；10-梯形牙试样推动螺杆；11-试样推动杆定位标尺；12-试样推动杆定位标；13-试样推动杆驱动扳手；14—垫块；15-土样A；16-夹层土样B；17-土样C。

具体实施方式

实施例1：

下面根据附图对本实用新型作进一步详细描述：

一种含夹层三轴试验试样制样装置，它由制样模具固定螺杆1、制样模具固定螺母2、上通用制样模具3、上倾斜截面制样模具4、下倾斜截面制样模具5、下通用制样模具6、模具固定支架7、制样器底座8、试样推动杆固定基座9、梯形牙试样推动螺杆10、试样推动杆定位标尺11、试样推动杆定位标12、试样推动杆驱动扳手13、垫块14、土样A15、夹层土样B16、土样C17组成。

其特征在于：制样器底座7为有钢板焊接的门形结构，制样器底座的顶板厚16mm，中央从上到下一次有直径53.1mm、厚5mm，直径29.1mm、厚11mm的同心圆形开口，此开口固定下通用制样模具6同时也是梯形牙试样推动螺杆10垂直运动的通道；在开口的下方由四颗螺丝同心固定有试样推动杆固定基座9，推动杆固定基座9内侧有与梯形牙试样推动螺杆10配套的5mm螺距螺纹，起到固定并约束梯形牙试样推动螺杆10垂直运动的作用；开口的两侧各垂直固定有一根长215mm、直径12mm的制样模具固定螺杆1，制样模具固定螺杆1伸出制样器底座8顶面200mm起到固定试样模具的作用；在制样器底座8正面左边侧板内侧固定有量程200mm、精度为0.1mm的标尺即试样推动杆定位标尺11起到量测梯形牙试样推动螺杆10垂直运动距离的作用。梯形牙试样推动螺杆10表面有5mm螺距梯形螺纹，由试样推动杆固定基座9内侧配套螺纹固定；试样推动杆测距装置由固定在梯形牙试样推动螺杆10底部的试样推动杆定位标12及固定在制样器底座7的侧板内的试样推动杆定位标尺11组成,通过试样推动杆定位标12与试样推动杆定位标尺11的比较起到确定梯形牙试样推动螺杆10垂直运动距离的作用；试样推动杆驱动扳手13为固定在梯形牙试样推动螺杆10底端的双柄可拆卸棘轮扳手。下通用制样模具6为一内径39.1mm、高82.48壁厚7mm的圆筒形模具通过制样模具固定螺母2将模具固定在两根制样模具固定螺杆1上；上通用制样模具3与下通用制样模具6仅高度略有不同为46mm；上倾斜截面制样模具4为内径39.1mm、壁厚7mm，顶部截面垂直轴线，底部截面为特定倾角，两端分别设内凹止口，垂直截面止口为与上通用制样模具3外凸止口的连接机构，斜截面内凹止口为与下倾斜截面制样模具5斜截面外凸止口的连接机构，在上倾斜截面制样模具4通过制样模具固定螺母2将模具固定在两根制样模具固定螺杆1上，为试样上部制样冲击压实形成圆柱提供模具；下倾斜截面制样模具5为内径39.1mm、壁厚7mm顶部为特定倾角截面，底部为垂直轴线截面，该截面有内凹止口，与下通用试样模具6外凸止口连接固定、斜截面设外凸止口作为切削试样的边界同时作为与上倾斜截面制样模具4通过制样模具固定螺母2将模具固定在两根制样模具固定螺杆1上，为试样下部土体填筑冲击压实提供模具，同时为试样夹层的切削提供斜截面。

Claims (3)

1.一种含夹层三轴试验试样制样装置，它包括制样模具固定螺杆（1）、上通用制样模具（3）、上倾斜截面制样模具（4）、下倾斜截面制样模具（5）、模具固定支架（7）、制样器底座（8）、试样推动杆固定基座（9）、梯形牙试样推动螺杆（10）,其特征在于：制样器底座（8）为有钢板焊接的门形结构，在开口的下方由四颗螺丝同心固定有试样推动杆固定基座（9），推动杆固定基座（9）内侧有与梯形牙试样推动螺杆（10）配套的螺距螺纹，固定梯形牙试样推动螺杆（10）,开口的两侧各垂直固定有制样模具固定螺杆（1），制样模具固定螺杆（1）伸出制样器底座（8）顶面通过模具固定支架（7）起到固定试样模具,在制样器底座（8）左边侧板内侧固定试样推动杆定位标尺（11）,梯形牙试样推动螺杆（10）表面有螺距梯形螺纹，试样推动杆固定基座（9）内侧配套螺纹固定,试样推动杆测距装置由固定在梯形牙试样推动螺杆（10）底部的试样推动杆定位标（12）及固定在制样器底座(8)的侧板内的试样推动杆定位标尺（12）,试样推动杆驱动扳手（13）固定在梯形牙试样推动螺杆（10）底端,下通用制样模具（6）通过模具固定支架（7）和固定螺母（2）将模具固定在两根制样模具固定螺杆（1）上,两端分别设内凹止口，垂直截面止口为与上通用制样模具（3）外凸止口的连接机构，斜截面内凹止口为与下倾斜截面制样模具（5）斜截面外凸止口的连接机构，在上倾斜截面制样模具（4）通过固定螺母（2）将模具固定在两根制样模具固定螺杆（1）上，下倾斜截面制样模具（5）为内径39.1mm、壁厚7mm顶部为倾角截面，底部为垂直轴线截面，截面有内凹止口，与下通用试样模具（6）通过模具固定支架（7）和固定螺母（2）将模具固定在两根制样模具固定螺杆（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种含夹层三轴试验试样制样装置，所述的制样器底座（8）的顶板厚16mm，中央从上到下一次有直径53.1mm、厚5mm，直径29.1mm、厚11mm的同心圆形开口，开口固定下通用制样模具（6）同时是梯形牙试样推动螺杆（10）垂直运动的通道。

3.根据权利要求1所述的一种含夹层三轴试验试样制样装置，所述的制样模具（4）为内径39.1mm、壁厚7mm，顶部截面垂直轴线，底部截面为倾斜。

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