CN204128871U - 一种坚硬细粒土试样制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种坚硬细粒土试样制备装置，包括反力架、由下至上对待切土样进行支顶的支顶机构、安装在支顶机构顶部且供待切土样放置的托板和位于托板上方且由上至下对待切土样进行限位的环刀；反力架由底座、顶板和多根立杆组成，支顶机构位于底座上，环刀安装在顶板底部，顶板底部开有供环刀安装的圆形卡槽，顶板上开有供待切土样切削后形成的圆柱状土样由下至上穿出的试样穿出孔，试样穿出孔位于圆形卡槽上方且二者内部相通；底座、顶板和托板均呈水平布设，支顶机构和环刀均呈竖直向布设，环刀的内径与圆柱状土样的外径相同。本实用新型结构简单、设计合理且投入成本较低、使用效果好，能简便、快速完成坚硬细粒土试样的制备过程。

Description

一种坚硬细粒土试样制备装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程土工试验技术领域，尤其是涉及一种坚硬细粒土试样制备装置。

背景技术

试样制备是岩土工程土工试验的重要组成部分，试样制备的质量直接影响试验结果的准确性。其中，对固结压缩试验、直接剪切试验、渗透试验等试验中所采用的环刀试样进行制作时，现有的制样方法是先采用人工按压环刀切取制备试样，即将环刀刃口向下放在土样上并垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边切削直至土样高出环刀，最后根据土样的软硬程度采用钢丝锯或切土刀将环刀两侧多余部分切削平整。对三轴试验、单轴抗压强度试验等试验中所采用的圆柱状试样进行制作时，现有的制样方法是先用钢丝锯或切土刀切取一个稍大于规定尺寸的土柱，然后放在切土盘的上下圆盘之间，再用钢丝锯或切土刀紧靠切土盘上的侧板自上而下切削，边切削边转动圆盘，直至土样被削成规定直径的圆柱形试样为止。但上述两种现有的制样方法仅适用于土样状态为硬塑至软塑的土样，当土样处于坚硬状态时，采用传统的人工切土制样方法，存在切削困难且试样制备困难、费时费力等问题，现有的制样装置很难制备出满足试验规定要求的合格试样，有时甚至无法制备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种坚硬细粒土试样制备装置，其结构简单、设计合理且投入成本较低、使用效果好，能简便、快速完成坚硬细粒土试样的制备过程。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：包括反力架、由下至上对待切土样进行支顶的支顶机构、安装在所述支顶机构顶部且供待切土样放置的托板和位于托板上方且由上至下对待切土样进行限位的环刀；所述反力架由底座、位于底座上方的顶板和多根连接于底座与顶板之间的立杆组成，所述支顶机构位于底座上，所述环刀安装在顶板底部，且顶板底部开有供环刀安装的圆形卡槽，所述顶板上开有供待切土样切削后形成的圆柱状土样由下至上穿出的试样穿出孔，所述试样穿出孔位于圆形卡槽上方且二者内部相通；所述底座、顶板和托板均呈水平布设，所述支顶机构和环刀均呈竖直向布设，所述环刀的内径与所述圆柱状土样的外径相同。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述立杆的数量为两根，两根所述立杆分别安装在底座与顶板的左右两侧之间。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：还包括平放在托板上的垫块，所述垫块呈水平布设且其数量为一个或多个，多个所述垫块由下至上布设。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述垫块为圆柱状且其外径小于环刀的内径。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述顶板为安装高度能上下调整的水平板，所述立杆底部固定在底座上且其上部安装在顶板上，所述顶板上开有多个分别供多根所述立杆安装的安装孔。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述立杆的上部为设置有外螺纹的螺纹段，所述螺纹段上安装有上紧固螺母和下限位螺母，所述上紧固螺母和下限位螺母分别位于顶板的上下两侧。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述环刀位于所述支顶机构的正上方，所述环刀、待切土样和所述支顶机构均呈同轴布设。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述托板位于所述支顶机构的正上方，所述待切土样位于托板的正上方。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述试样穿出孔位于环刀的正上方，所述试样穿出孔为圆形通孔且其孔径与环刀的内径相同。

上述一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征是：所述支顶机构为千斤顶，所述托板安装在千斤顶的活塞杆顶部。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且组装方便，投入成本较低，主要由反力架、由下至上对待切土样进行支顶的支顶机构、安装在支顶机构顶部且供待切土样放置的托板和位于托板上方且由上至下对待切土样进行限位的环刀组成。

2、使用操作简便且制备效率高，通过环刀对待切土样提供较大的下压力，切样过程中逐步将环刀垂直压入坚硬的细粒土试样(即待切土样)之中，保证环刀垂直均匀受力下切细粒土试样。

3、能根据不同的试验要求，使用不同规格的环刀，同时与反力架与千斤顶相配合，制备出不同规格和尺寸的试验土样。

4、使用效果好、实用价值高且推广应用前景广泛，能有效解决坚硬细粒土试样的制备难题，可保证环刀垂直均匀受力下切土样，提高所制备试样的质量和制备效率。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且投入成本较低、使用效果好，能简便、快速完成坚硬细粒土试样的制备过程，且所制备成型的试样质量高。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的使用状态参考图。

图2为本实用新型实施例1中反力架的结构示意图。

图3为本实用新型实施例2的使用状态参考图。

附图标记说明:

1—反力架；              1-1—底座；            1-2—顶板；

1-3—立杆；              2—待切土样；          3—托板；

4—环刀；                5—圆形卡槽；          6—试样穿出孔；

7—垫块；                8—千斤顶；            9-1—上紧固螺母；

9-2—下限位螺母；

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型包括反力架1、由下至上对待切土样2进行支顶的支顶机构、安装在所述支顶机构顶部且供待切土样2放置的托板3和位于托板3上方且由上至下对待切土样2进行限位的环刀4。所述反力架1由底座1-1、位于底座1-1上方的顶板1-2和多根连接于底座1-1与顶板1-2之间的立杆1-3组成，所述支顶机构位于底座1-1上，所述环刀4安装在顶板1-2底部，且顶板1-2底部开有供环刀4安装的圆形卡槽5，所述顶板1-2上开有供待切土样2切削后形成的圆柱状土样由下至上穿出的试样穿出孔6，所述试样穿出孔6位于圆形卡槽5上方且二者内部相通。所述底座1-1、顶板1-2和托板3均呈水平布设，所述支顶机构和环刀4均呈竖直向布设，所述环刀4的内径与所述圆柱状土样的外径相同。

如图2所示，本实施例中，所述立杆1-3的数量为两根，两根所述立杆1-3分别安装在底座1-1与顶板1-2的左右两侧之间。

本实施例中，所述顶板1-2为安装高度能上下调整的水平板，所述立杆1-3底部固定在底座1-1上且其上部安装在顶板1-2上，所述顶板1-2上开有多个分别供多根所述立杆1-3安装的安装孔。

并且，所述立杆1-3的上部为设置有外螺纹的螺纹段，所述螺纹段上安装有上紧固螺母9-1和下限位螺母9-2，所述上紧固螺母9-1和下限位螺母9-2分别位于顶板1-2的上下两侧。实际使用时，通过上紧固螺母9-1和下限位螺母9-2能简便调节顶板7在立杆8上的安装位置。

实际使用时，通过上紧固螺母9-1和下限位螺母9-2能对顶板1-2在立杆1-2上的位置进行上下调节。

本实施例中，所述环刀4位于所述支顶机构的正上方，所述环刀4、待切土样2和所述支顶机构均呈同轴布设。

本实施例中，所述托板3位于所述支顶机构的正上方，所述待切土样2位于托板3的正上方。

并且，所述试样穿出孔6位于环刀4的正上方，所述试样穿出孔6为圆形通孔且其孔径与环刀4的内径相同。

本实施例中，所述支顶机构为千斤顶8，所述托板3安装在千斤顶8的活塞杆顶部。

实际使用时，所述千斤顶8置于反力架1内，所述反力架1的底座1-1和顶板1-2均与千斤顶8呈同轴布设。所述千斤顶8为螺旋式千斤顶或液压式千斤顶，千斤顶8的作用是为切土过程提供向上压力，而反力架1用于提供切土反力。所述环刀4的刃口向下，实际安装时，环刀4内嵌于顶板1-2底部所设置的圆形卡槽5中，圆形卡槽5的内径略大于环刀4外径。所述环刀4用于切取所述圆柱状土样，并通过下压对待切土样2进行下位，通过环刀4能有效确保所制作圆柱状土样的尺寸。所述托板3位于千斤顶8的活塞杆顶部且其能随所述活塞杆上下升降，所述托板3用于承托待切土样2，并对千斤顶8的顶升力进行传递。所述顶板1-2的中部下方设置有圆筒，所述圆筒的中部为试样穿出孔6且其底部开有圆形卡槽5，所述圆筒的外径由上至下逐渐缩小。本实施例中，所述圆筒与顶板1-2加工制作为一体。所述环刀4下部伸出至所述圆筒外侧。

本实施例中，所述千斤顶8的活塞杆位于初始位置时，活塞杆上托板3的顶面与顶板1-2的圆筒底端之间的竖向距离S满足：h1+h2＜S≤0.9L，其中h1为待切土样2的高度，h2为环刀4的高度，L为千斤顶8的活塞杆的极限顶出伸长量。所述顶板1-2中部下方圆筒的高度h3≥40mm。

所述圆形卡槽5的内径d3满足：(d4+1mm)≤d3≤(d4+1.5mm)，其中d4为环刀4的外径，所述试样穿出孔6的孔径和环刀4的内径均为d2，所述圆形卡槽5的高度h4满足：所述顶板1-2中部下方圆筒的外侧壁与水平面之间的夹角α：60°≤α≤90°。

本实施例中，所制备土样为固结压缩试验用试样，所用环刀4的内径d2＝Φ61.8mm或Φ79.8mm且其高度为20mm。

实际制备试样时，本实用新型的使用过程如下：

步骤一、将待切土样2的上下端均切削平整后，放置在托板3中部上方，再启动千斤顶8使活塞杆顶出，并通过托板3带动待切土样2竖直向上移动。

步骤二、当上升至待切土样2顶端与所述圆筒底端之间的距离接近环刀4的高度时，将环刀4放置于待切土样2上部，并将环刀4与顶板1-2中部所开的试样穿出孔6对中；随着千斤顶8的活塞杆不断顶升，环刀4逐渐向下垂直压入圆形卡槽5中，当环刀4与圆形卡槽5顶部完全接触后；随着所述活塞杆的继续顶升，所述活塞杆对托板3施加向上的顶压力，将环刀4压入待切土样2，这时沿环刀4外侧壁切削待切土样2；这样，边向上顶压边切削，直至切削出的圆柱状土样超过需制备试样高度后停止。

实际使用时，所述环刀4的内壁应涂抹凡士林等润滑剂，减少与待切土样2之间的摩擦力。

步骤三、卸除千斤顶8的顶压力，用切土刀将环刀4下部多余的土体切削平整，试样制备完成。

实施例2

如图3所示，本实施例中，与实施例1不同的是：本实用新型还包括平放在托板3上的垫块7，所述垫块7呈水平布设且其数量为一个或多个，多个所述垫块7由下至上布设。

本实施例中，所述垫块7为圆柱状且其外径小于环刀4的内径。

本实施例中，所述垫块7的数量为两个且两个所述垫块7的结构和尺寸均相同。

实际加工时，所述垫块7的高度与环刀4的高度相同，并且垫块7的外径d1满足：(d2-1.5mm)≤d1≤(d2-2mm)，其中d2为环刀4的内径。

实际使用时，所述垫块7用于将加工完成的圆柱状土样脱离环刀4。

本实施例中，所制备土样为三轴压缩试验用试样且其直径为Φ50mm、高度为100mm，所用环刀4的内径d2＝Φ50mm且其高度为20mm，环刀4的外径为52.8mm。

本实施例中，实际制备试样时，与实施例1不同的是：步骤三、卸除千斤顶8的顶压力后，先将千斤顶8的活塞杆恢复到初始状态，再将将环刀4下部土体切削平整，然后再次启动千斤顶8，并将垫块7放置于托板3上，并使所放垫块7与托板3正对，之后随着千斤顶8不断向上顶升，通过垫块7使将制备完成的圆柱状土样从环刀4和顶板1-2中顶出，然后根据所制备试样的尺寸要求，将圆柱状土样的上端切削整平，试样制备完成。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：包括反力架(1)、由下至上对待切土样(2)进行支顶的支顶机构、安装在所述支顶机构顶部且供待切土样(2)放置的托板(3)和位于托板(3)上方且由上至下对待切土样(2)进行限位的环刀(4)；所述反力架(1)由底座(1-1)、位于底座(1-1)上方的顶板(1-2)和多根连接于底座(1-1)与顶板(1-2)之间的立杆(1-3)组成，所述支顶机构位于底座(1-1)上，所述环刀(4)安装在顶板(1-2)底部，且顶板(1-2)底部开有供环刀(4)安装的圆形卡槽(5)，所述顶板(1-2)上开有供待切土样(2)切削后形成的圆柱状土样由下至上穿出的试样穿出孔(6)，所述试样穿出孔(6)位于圆形卡槽(5)上方且二者内部相通；所述底座(1-1)、顶板(1-2)和托板(3)均呈水平布设，所述支顶机构和环刀(4)均呈竖直向布设，所述环刀(4)的内径与所述圆柱状土样的外径相同。

2.按照权利要求1所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述立杆(1-3)的数量为两根，两根所述立杆(1-3)分别安装在底座(1-1)与顶板(1-2)的左右两侧之间。

3.按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：还包括平放在托板(3)上的垫块(7)，所述垫块(7)呈水平布设且其数量为一个或多个，多个所述垫块(7)由下至上布设。

4.按照权利要求3所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述垫块(7)为圆柱状且其外径小于环刀(4)的内径。

5.按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述顶板(1-2)为安装高度能上下调整的水平板，所述立杆(1-3)底部固定在底座(1-1)上且其上部安装在顶板(1-2)上，所述顶板(1-2)上开有多个分别供多根所述立杆(1-3)安装的安装孔。

6.按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述立杆(1-3)的上部为设置有外螺纹的螺纹段，所述螺纹段上安装有上紧固螺母(9-1)和下限位螺母(9-2)，所述上紧固螺母(9-1)和下限位螺母(9-1)分别位于顶板(1-2)的上下两侧。

7.按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述环刀(4)位于所述支顶机构的正上方，所述环刀(4)、待切土样(2)和所述支顶机构均呈同轴布设。

8.按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述托板(3)位于所述支顶机构的正上方，所述待切土样(2)位于托板(3)的正上方。

9.按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述试样穿出孔(6)位于环刀(4)的正上方，所述试样穿出孔(6)为圆形通孔且其孔径与环刀(4)的内径相同。

10.按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述支顶机构为千斤顶(8)，所述托板(3)安装在千斤顶(8)的活塞杆顶部。