CN204228446U - 一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器 - Google Patents

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王保光
尤延锋
沈扬
陶明安
王鑫
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本实用新型公开了一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,包括:可拆卸式削土刀、带刃口护筒、可拆卸式盛土托、可拆卸式护筒底座、螺杆、定位螺母和内芯定位板等。可拆卸式削土刀由外缘刀锋片和带梯形卡槽的刀柄组成,刀柄可直接旋进螺杆,柄端放置垫片控制旋进量,以确保外缘刀锋片竖直;螺杆依次穿过盛土托、护筒、护筒底座,通过螺丝将三者固定在螺杆上;上、下定位螺母旋进螺杆适当位置,通过螺丝将定位螺母固定在上、下内芯定位板的定位凹槽内,即可准确定位削样器取芯圆心,转动螺杆即可实现削土刀螺旋式上升切削试样内芯的目的,该内芯切削器能成功制备具有标准内芯尺寸的重塑软黏土空心圆柱试样。

Description

一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器
技术领域
本实用新型涉及岩土工程领域中试样制备技术,尤其是涉及一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器。
背景技术
随着工程建设的发展,复杂动力作用下土体力学响应特性的研究日趋重要。空心圆柱试样使得复杂应力路径的室内模拟得以实现,为研究包括主应力轴旋转在内的复杂应力条件下土体基本性状提供了前提条件。
原状试样能够反映出原位地基土的结构特性、应力状态和应力历史等,是室内试验的首选试样,中国专利ZL 200710070117.7和ZL 200710070119.6分别发明了原状软黏土空心圆柱试样的制样方法和内芯切削器,但原状试样制样过程复杂、繁琐,室内研究多采用土样一致、性质均一的重塑试样。室内重塑软黏土空心圆柱试样的制样方法通常采用固结法,主要包括压力固结和真空固结,20世纪80年代室内黏土试验常使用泥浆加压固结法制样,其后,随着真空预压技术的发展,提出了重塑软黏土的真空固结制备法,密封土样在真空负压作用下实现排水固结,固结时间短,能够制备大量比较均匀的样品。通过对真空固结技术进行了改进,现在又提出了一种增设竖向排水通道的真空固结法制备重塑土试样的装置,此类方法可直接制备具有空心的土样,重塑软黏土空心圆柱试样的制备方法正朝着直接制备出具有标准外径、内径的空心圆柱试样发展。目前,由于装置制作技术难度及成本的限制,在实际室内制样壁厚尺寸的设置时,通常预留一定厚度,即采取制备内芯尺寸小于标准尺寸的方式制备试样,待制样完成后,通过对空心内壁进行二次切削的来确保试样尺寸精准、土体性质均一。
专利ZL 200710070119.6发明的内芯切取器切取内芯时具有以下不足:(1)切取过程采用人工推进螺旋上升方式,需要人员凭经验控制旋转每圈切进量,切进过大时对试样扰动过大,切进过小则切取时间过长,对试样内壁摩擦作用时间长;(2)切削过程中钻杆只有一个着力控制点,且试样较高,切进过程中无法始终保持切取器完全竖直,切取的内壁易倾斜,尤其是无法准确定位顶部取芯圆心,导致了顶部壁厚相差较大。对已有非标准尺寸内芯的重塑软黏土空心圆柱试样目前采用专利ZL 200710070119.6发明的内芯切取器切取内芯,为克服以上所述不足,本实用新型提供一种针对已有非标准内芯重塑软黏土空心圆柱试样的内芯切削器。
发明内容
针对以上现有切取技术的不足,本实用新型目的是提供一种针对已有非标准内芯重塑软黏土空心圆柱试样的内芯切削器。本实用新型实现了准确控制旋转每圈切进量,准确定位试样上下取芯圆心,切削过程始终保持切削器完全竖直,能成功制备具有标准内芯尺寸的空心圆柱试样。
为实现上述目的,本实用新型的技术方案是:
一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,包括:可拆卸式削土刀、带刃口护筒、可拆卸式盛土托、可拆卸式护筒底座、螺杆、定位螺母和设有定位凹槽的内芯定位板等。可拆卸式削土刀由外缘刀锋片和带梯形卡槽的刀柄组成;螺杆依次穿过盛土托、护筒、护筒底座,通过螺丝将三者固定在螺杆上;上、下定位螺母旋进螺杆适当位置,通过螺丝将定位螺母固定在上、下内芯定位板的定位凹槽内。
所述的外缘刀锋的上下棱为梯形状,插入反梯形状的刀柄中,根据刀锋上的刻度调整插入量,以控制削土刀切削内壁直径,通过固定螺丝旋进对外缘刀锋的反力使得刀锋和刀柄牢固连接。
所述的刀柄设有带螺纹的柄端,可直接旋进螺杆,柄端放置适量垫片控制旋进量,使得外缘刀锋片竖直。
所述的上、下内芯定位板设有定位凹槽,凹槽中打设螺纹孔,通过固定螺丝可将定位螺母固定在凹槽中,凹槽中设有同心的螺杆穿孔,其直径大于螺杆直径10 mm。
所述的上、下定位螺母内直径与螺杆严密配套,定位螺母周边设有定位孔,通过螺丝可将定位螺母固定于定位板上,准确定位切削器上下取芯圆心。
所述的螺杆与定位螺母直径严密配套,安置削土刀和护筒的中间段,不设置螺纹并打设固定削土刀和护筒的螺纹孔,转动螺杆可实现内芯切削器螺旋式上升切削试样。螺杆的长度需满足切削过程中螺杆始终不脱离上下定位螺母。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构平面图;
图2(a)是本实用新型的可拆卸式削土刀平面图;
图2(b)是本实用新型的螺杆平面图;
图3(a)是本实用新型的定位螺母剖面图;
图3(b)是本实用新型的定位螺母俯视面图;
图4(a)是本实用新型的内芯定位板俯视面图;
图4(b)是本实用新型的内芯定位板剖面图;
图5是重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削过程示意图。
图中:1-削土刀;2-外缘刀锋片;3-带梯形卡槽的刀柄;4-梯形卡槽;5-螺杆;6-带刃口护筒;7-可拆卸式盛土托;8-可拆卸式护筒底座;9-螺丝;10-螺丝孔;11-螺母;12-定位螺母;13-内芯定位板;14-定位凹槽;15-从动转盘;16-主动转盘;17-卡位护环;18-两瓣式钢模;19-土样;20-支柱。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步介绍。
如附图1、图2、图3、图4和图5所示,本实用新型公开了一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,包括:可拆卸式削土刀1、带刃口护筒6、可拆卸式盛土托7、可拆卸式护筒底座8、螺杆5、定位螺母12和设有定位凹槽14的内芯定位板14等。可拆卸式削土刀1由外缘刀锋片2和带梯形卡槽4的刀柄3组成,刀柄3可直接旋进螺杆5,柄端放置垫片控制旋进量,以确保外缘刀锋片2竖直;螺杆5依次穿过盛土托7、护筒6、护筒底座8,通过螺丝9将三者固定在螺杆5上;上、下定位螺母12旋进螺杆5适当位置,通过螺丝9将定位螺母12固定在上、下内芯定位板13的定位凹槽14内,即可准确定位削样器取芯圆心,转动螺杆5即可实现削土刀1螺旋式上升切削试样内芯的目的。
本实用新型使用时:
(1)把外缘刀锋片2卡进刀柄3的梯形卡槽4中,调整刀锋2外缘位置,通过刀锋定位螺丝9将刀片固定,在刀锋处、护筒6内外壁涂抹凡士林,刀柄端放置适量垫片,确保刀柄旋进后外缘刀锋片竖直,然后将刀柄直接旋进螺杆5固定;
(2)将盛土托7、护筒6和护筒底座8依次从下向上穿过螺杆5,调整护筒6位置使其略低于外缘刀锋片2,用螺丝9将盛土托7固定在螺杆5上,将护筒6和护筒底座8连接,用螺丝9将护筒底座固定在螺杆5上;
(3)将整个内心切削器放在削样架的下内芯定位板13上,把下定位螺母12旋进螺杆5,直至接触下内芯定位板13,调整螺杆5位置使得定位螺母12卡进下内芯定位板13的定位凹槽14中;
(4)把重塑样安放在削样架的主动转盘16与从动转盘15之间,进行外壁切削,外壁成形后,用塑料薄膜包裹外壁,在转盘上安放卡位护环17,卡位护环17上安置两瓣式钢模18合拢试样,用螺丝9箍紧钢模18;
(5)安放上内芯定位板13并固定于削样架上,上定位螺母12旋进螺杆5,直至接触上内芯定位板13,调整螺杆5位置使得定位螺母12卡进上内芯定位板13的凹槽14中,用螺丝9将上、下定位螺母12固定于上、下内芯定位板13上的凹槽14内;
(6)以一定的转速转动螺杆5,即可实现内芯切削器螺旋上升切削试样内芯;
(7)内芯切削完毕后,拆除上定位螺母12和上内芯定位板13、下定位螺母12,从下向上取出内芯切削器,拆除上下卡位护环17、钢膜18,将试样取下放入与标准空心圆柱试样高度、外径相同的承膜筒中,将试样上下端削平,重塑软黏土空心圆柱试样制备完成。

Claims (6)

1.一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,包括:可拆卸式削土刀、带刃口护筒、可拆卸式盛土托、可拆卸式护筒底座、螺杆、定位螺母和设有定位凹槽的内芯定位板,其特征在于:可拆卸式削土刀由外缘刀锋片和带梯形卡槽的刀柄组成;螺杆依次穿过盛土托、护筒、护筒底座,通过螺丝将三者固定在螺杆上;上、下定位螺母旋进螺杆适当位置,通过螺丝将定位螺母固定在上、下内芯定位板的定位凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,其特征在于,外缘刀锋的上下棱为梯形状,插入反梯形状的刀柄中,根据刀锋上的刻度调整插入量,以控制削土刀切削内壁直径,通过固定螺丝旋进对外缘刀锋的反力使得刀锋和刀柄牢固连接。
3.根据权利要求1所述的一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,其特征在于刀柄设有带螺纹的柄端,可直接旋进螺杆,柄端放置适量垫片控制旋进量,使得外缘刀锋片竖直。
4.根据权利要求1所述的一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,其特征在于上、下内芯定位板设有定位凹槽,凹槽中打设螺纹孔,通过固定螺丝将定位螺母固定在凹槽中,凹槽中设有同心的螺杆穿孔,其直径大于螺杆直径10 mm。
5.根据权利要求1所述的一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,其特征在于上、下定位螺母内直径与螺杆严密配套,定位螺母周边设有定位孔,通过螺丝可将定位螺母固定于定位板上,准确定位切削器上下取芯圆心。
6.根据权利要求1所述的一种重塑软黏土空心圆柱试样内芯切削器,其特征在于所述的螺杆与定位螺母直径严密配套,安置削土刀和护筒的中间段,不设置螺纹并打设固定削土刀和护筒的螺纹孔,转动螺杆可实现内芯切削器螺旋式上升切削试样,螺杆的长度需满足切削过程中螺杆始终不脱离上下定位螺母。
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