CN214472157U - 重塑土环刀试样制样仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于一种重塑土环刀试样制样仪，包括压样器和用于为该压样器提供挤压力的加压装置，所述压样器包括底座、环刀、延长筒以及用于将延长筒内的土样压至环刀内的压样活塞；所述环刀位于底座内且其外周面与底座间隙配合，该底座上端还设有用于与延长筒下端端面及外周面配合定位的内环槽，该延长筒下端还通过其内凹环与环刀上端的配合实现对环刀轴向和径向的定位；所述压样器还通过其外周光滑导杆槽与加压装置中光滑导杆槽的配合防止偏摆或倾覆。本实用新型克服目前重塑土制样不均匀、脱模取样困难、试样回弹及无法进行后续试验操作等缺陷，能够精准、简单、快速的同时制作出标准均质的环刀试样。

Description

重塑土环刀试样制样仪

技术领域

本实用新型属于岩土工程室内土工试验测试领域，涉及到普通土体或含有腐蚀性介质等重塑土试样的制备，具体为一种重塑土环刀试样制样仪。

背景技术

在工程设计或边坡防护中，准确并快速知道土体的强度、刚度等参数是十分重要的。直接剪切试验、固结试验在测试土体的强度、刚度的速度方面具有很好的效果，但其测试的精度方面则更多依赖于试样的制作。除此之外，室内土工研究性试验结果的准确性也取决于试样的制作工艺，特别是重塑土体土样的制作。大多仪器厂商仅提供简单的击实器进行重塑土环刀样的制备。然而研究表明：击实器在制样过程中试样的高度及试样表面平整度无法精准的控制，不能得到标准、均匀、平整的环刀试样，对实验的结果会造成较大影响。目前，岩土工程人员也研发了几种制样仪器，但仍有制样粗糙、不均匀、脱模取样困难、试样回弹及无法进行后续试验操作、层与层之间间隔面明显等问题，无法满足对不同土样室内土工试验的测试要求。例如，对于近年来盛行的关于污染土、纤维土方面的研究，在进行室内试验时均要求试样制作一次成型、中间不存在间隔面。因为对于污染土浸泡试验来说，完整、均匀的试样更能反映水溶液的浸入过程；对于纤维土强度试验来说，试样的完整性均匀性更能反映土体的整体强度，但现有的试验设备不能快速的制备出能够满足试验要求的重塑土样。因此，开发设计一种科学、合理、快速且便于后续试验的重塑土制样设备成为一个迫切需要解决的难题，不仅能够制出满足传统直剪试验、固结试验等基本试验的标准土样，同时也能用于特殊土研究性试验土样的制备。

发明内容

针对现有制样设备存在的技术缺陷，本实用新型提供一种能够精准、简单、快捷的重塑土环刀试样制样仪，克服目前重塑土制样不均匀、脱模取样困难、试样回弹及无法进行后续试验操作等缺陷。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种重塑土环刀试样制样仪，包括压样器和用于为该压样器提供挤压力的加压装置，所述压样器包括底座、环刀、延长筒以及用于将延长筒内的土样压至环刀内的压样活塞；所述环刀位于底座内且其外周面与底座间隙配合，该底座上端还设有用于与延长筒下端端面及外周面配合定位的内环槽，该延长筒下端还通过其内凹环与环刀上端的配合实现对环刀轴向和径向的定位；所述压样器还通过其外周光滑导杆槽与加压装置中光滑导杆槽的配合防止偏摆或倾覆。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述重塑土环刀试样制样仪，所述底座包括承力板和固定在该承力板上的护筒，环刀位于护筒内且与护筒内壁间隙配合；所述与延长筒配合定位的内环槽位于该护筒顶端。

前述重塑土环刀试样制样仪，所述护筒筒壁下部设置有若干用于排气的排气孔。

前述的重塑土环刀试样制样仪，所述护筒上端还设有用于取出或放入环刀的取样槽。

前述的重塑土环刀试样制样仪，所述护筒顶端外壁边缘设置有方便制样过程中压样器移动的环耳，该环耳外周设有光滑导杆槽。

前述的重塑土环刀试样制样仪，所述环刀上下端面外边缘经过倒角处理。

前述的重塑土环刀试样制样仪，所述压样活塞包括用于将延长筒内土样压至环刀内的制样推头和固定在该制样推头顶部且外边缘突出该制样推头外周的能够与延长筒上端面挡止限位的限位器。

前述的重塑土环刀试样制样仪，所述压样活塞还包括固定在限位器顶部的通过其外周两侧的光滑导杆槽与光滑导杆配合限位的定位板以及固定在定位板上且端部固定有压力板的压力传递杆。

前述的重塑土环刀试样制样仪，所述延长筒内径与环刀内径一致，内凹环内径与环刀外径一致。

前述的重塑土环刀试样制样仪，所述加压装置包括反力支架和用于使压样器竖直向上移动的驱动装置，所述反力支架包括用于固定所述驱动装置的反力支架底板、用于挡在所述压样器上方的反力支架顶板、连接所述底板和顶板的立柱以及用于与压样器外周的光滑导杆槽配合限位的光滑导杆。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

本实用新型本重塑土环刀试样制样仪由压样器与加压装置两部分构成，成本较低，且使得操作简单、制样快捷、易于试验人员掌握；排气孔、间隙、取样槽的设计和底座与透水石的联合使用设计彻底解决目前制样仪制样过程中气体难以消散，取样卸载时试样回弹问题；延长筒设计彻底解决传统制样过程分层压实，试样在高度方向的不均匀的问题；底座的取样槽设计与延长筒-定位环设计彻底解决取样困难的问题；环刀可采用不锈钢材料、工业防腐塑料或其它特殊材质加工制成，有利于制取不同要求的试样，后续试验操作(湿化、风干、浸泡、冻融等)；环刀上下端面外边缘经过倒角处理设计，便于直剪试验、固结试验试样安装；限位器、延长筒-定位环、底座-环口槽及光滑导杆槽与导杆的设计，更有利于提高制样过程智能程度，使得制样精准度大大提高；压样活塞-压力板与压力传递杆和底座 -环耳的设计使得制样土过程中压样器的安装与挪动十分方便。

本实用新型克服目前重塑土制样不均匀、脱模取样困难、试样回弹及无法进行后续试验操作等缺陷，通过该制样仪能够精准、简单、快速的同时制作出多块标准均质的，适用于多种室内土工试验的环刀试样。

附图说明

图1为重塑土环刀试样制样准备制样状态示意图；

图2为重塑土环刀试样制样仪制样完成状态示意图；

图3为加压装置结构图；

图4为反力架-底板布置图；

图5为定位支架-支架板布置图；

图6为底座三维示意图；

图7为压样活塞三维示意图。

【主要元件符号说明】

1-压样器 2-加压装置 20-反力支架

21-驱动装置 22-反力支架底板 23-反力支架顶板

24-立柱 25-光滑导杆 26-支架板

27-支撑柱 28-固定条 29-固定扣

3-底座 31-承力板 32-护筒

33-环耳 34-环口槽 35-第一光滑导杆槽

36-排气孔 37-取样槽 4-透水石

5-环刀 6-延长筒 61-箍筒

62-定位环 7-压样活塞 71-制样推头

72-限位器 73-定位板 74-压力传递杆

75-压力板 9-土样

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的重塑土环刀试样制样仪其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1-7，其为本实用新型重塑土环刀试样制样仪各部分结构示意图，该制样仪包括压样器1和加压装置2。所述压样器1包括由下到上依次设置的底座3、环刀5、延长筒6以及压样活塞7，其中所述底座3用于容纳环刀 5并对延长筒6下端进行限位，所述延长筒下端设有用于对环刀5上端进行限位的内凹环。所述压样活塞7用于对延长筒6内的土样9进行压实。

所述底座3包括承力板31和固定在该承力板31上的护筒32，所述环刀5 位于护筒32内且该护筒32内径略大于环刀外径，使得环刀5与护筒32间隙配合，以便于制样的取出。所述护筒32顶端内壁边缘设置用于与延长筒6配合定位的环口槽34，该环口槽34外径与延长筒6外径相匹配，使得该延长筒6 下端面被环口槽34槽底挡止，外周面被环口槽外壁挡止，从而实现延长筒6 下端的轴向和径向限位。所述护筒32筒壁下部设置有若干用于排气的排气孔36；在护筒32上端还设有用于将环刀取出或放入护筒内的取样槽37。

所述延长筒6包括上部用于延长环刀高度的箍筒61与用于与环刀5连接限位的下部定位环62，所述箍筒61内径与环刀5内径相同，定位环62内径与环刀5外径相匹配，从而使得定位环62与箍筒61连接后在内部形成内凹环 63。当延长筒6与护筒32装配完成时，其下部的定位环62内壁与环刀5上端外壁紧密接触，且该环刀5上表面被箍筒61内侧下表面挡止限位，即所述环刀上端与内凹环63配合实现轴向和径向的限位。所述定位环62下端和外侧与护筒32上端的环口槽34配合限位。所述延长筒6内侧抛光处理，避免粘结土样。

所述压样活塞7包括用于将延长筒6内土样压至环刀内的制样推头71和固定在该制样推头71顶部且外边缘突出该制样推头71外周能够与延长筒6 上端面挡止限位的限位器72。

所述制样推头71的直径与延长筒6箍筒61内径一致，高度与箍筒61相同，且该制样推头71底部需进行抛光处理。较佳的，限位器72直径与延长筒6箍筒61外径相同，以便于实验人员制样时更好的观察限位器72与延长筒 6顶端接触的情况。

所述环刀5上下端采用倒角处理，内径和高度与试样要求标准土样一致，外径与试验装置环刀样放置区设备的内径相一致。

所述加压装置2包括反力支架20和用于使压样器1竖直向上移动的驱动装置21。所述反力支架20包括用于固定所述驱动装置的反力支架底板22、用于挡在所述压样器1上方的反力支架顶板23以及连接所述底板和顶板的立柱24，其中所述底座3位于所述驱动装置21移动端的放样台上，并在驱动装置的驱动下竖直向上移动，所述反力支架底板22上还设有至少两个与压样器1外周的光滑导杆槽配合防止压样器1在移动过程中侧向摇摆或倾覆的光滑导杆25。

现结合实施例1对本实用新型各部分结构进行详细说明。

在该实施例中，其反力支架上下板间的高度可以根据制样数量的多少调节；所述驱动装置21为千斤顶，千斤顶宜取5t重的小型千斤顶，放置于反力支架中心，并其底部需通过反力支架底板22上设置的固定条28和固定扣29牢牢固定。该千斤顶顶部还需设置支架板26，该支架板26通过支撑柱27支撑固定在反力支架底板22上方，并对所述千斤顶上端进行限位，该支架板26中心处还设有供千斤顶加压移动端穿过的通孔，千斤顶中心线与支架的中心线重合。在该实施例中，所述光滑导杆有两个，其固定在支架板 26上，并沿所述压样器1对称分布。所述光滑导杆需进行抛光处理，降低摩擦力。

在该实施例中，所述压样器1各部分均为圆筒或圆饼状结构，其中承力板31的尺寸大于护筒32的尺寸，所述护筒32顶端外壁边缘设置有环耳33，方便制样过程中压样器1的移动。所述承力板31与环耳33边缘处均设有对称的第一光滑导杆槽35，第一光滑导杆槽35的圆心在边缘处，通过承力板31 与环耳33外周的第一光滑导杆槽35与光滑导杆的配合实现底座在移动过程中的导向和防偏。较佳的，所述环耳外径与承力板外径相同。所述在护筒筒壁底端位置处对称设置四个小直径排气孔36；在护筒32与环耳33上端设有取样槽37。该取样槽37外侧为圆弧状，其深度要略低于环刀顶部，宽度略大于一指，方便放置和取出环刀。

所述压样活塞7还包括固定在限位器72顶部的通过其外周两侧的第二光滑导杆槽76与光滑导杆配合实现压样活塞限位的定位板73，为方便操作过程中压样活塞7的拿放，在定位板73上固设压力传递杆74和压力板75。所述制样推头、限位器、定位板、压力传递杆以及压力板由下而上固设在一起且几何中心线重合。所述限位器72直径与延长筒6外径相同；所述定位板 73直径与底座承力板31直径相同，以其边缘为圆心设置对称的光滑导轨杆槽；压力板75直径小于制样推头71大于压力传递杆74。

上述光滑导杆槽的圆心均位于压样器边缘处。

在本实用新型实施例中，所述压样器和加压装置均由不锈钢材料加工而成。试样制备时需从准备工作开始，严格控制试样设备的安装放置方法、操作步骤，方能精准、简单、快速的同时制作出多块标准均质的室内环刀样。

该实施例制样仪各部件的设计尺寸说明如下：

底座3：承力板31直径取105mm，高度宜取15mm。承力板31上的方护筒32，厚度取10mm，高度27mm，其内径取68mm略大于环刀5的外径，与环刀5 之间形成间隙。护筒32顶端内壁边缘的环口槽34，其内径取78mm，高度取 2mm。在护筒32顶端外壁边缘的环耳33，厚度8.5mm，高度7mm。承力板31与环耳33边缘处设有对称的第一光滑导杆槽35，其圆心在边缘处，半径取 5mm。在距护筒32筒壁底端5mm处对称设置四个直径为3mm的排气孔。护筒32 与环耳33上端设制的取样槽34，其的宽度取20mm，深度取7mm，外侧为距环耳33外边缘7mm的圆弧，圆弧的直径取91mm。

环刀5：环刀5的内径与标准试样的直径相同，取61.8mm；外径与剪切盒上盒的定位槽相匹配，取65mm。环刀5上下端面外边缘经过倒角处理，倒角尺寸0.3mm×0.6mm。

延长筒6：箍筒61高度取35mm；定位环62高度取5mm；延长筒6外径取 78mm，总高度为40mm，内侧均经过抛光处理。

压样活塞7：限位器72上部设置的定位板73，直径为105mm，以其边缘为圆心对设置两个半径为5mm的第二光滑导杆槽76；压力传递杆74直径取 25mm，高度取宜取30mm；压力板75的直径取50mm，高度取10mm。

加压装置：主要包括反力支架20、定位支架与千斤顶21。反力支架上下板间的高度可以根据制样时数量的多少调节；端面的长度取250mm，宽度取120mm，厚度取20mm；在距端面边缘10mm处设置4根直径20mm的立柱24；定位支架由支架板26、支撑柱27与光滑导杆25构成；支架板26厚度取15mm，宽度115mm，长度取190mm；在支架板26的中部设置直径为85mm的千斤顶安装孔；在支架板26的中部沿其长边方向对称设置有2根半径5mm的光滑导杆 25，导杆距安装孔5mm；在支架板26下部距其边缘10mm处设置4根支撑柱27，高度取130mm，直径15mm。千斤顶宜取5t重的小型千斤顶；千斤顶中心线与支架的中心线重合。

本实用新型实施例重塑土环刀试样制样仪的的使用说明如下：

1)按照试验方案所要求的含水率，制备土料；将透水石4和滤纸一并放入土料中，使透水石4和滤纸的湿度与土料相同，以保证制样过程，透水石4和滤纸不吸收土料中的水分。

2)把反力支架20放在高度适宜的试验台上，随后安装千斤顶3和定位支架于反力支架底板22上，并利用固定条28和固定扣29对千斤顶3进行固定。

3)把压样器底座3放置在试验台上，将透水石8、滤纸、环刀5与延长筒6匹配放置于底座3护筒32内，并在底座3、环刀5与延长筒6内侧涂抹凡士林。

4)按试样设计干密度与含水率称取足够重量预先备好的土料(或加筋土料)，利用纸杯将土料均匀的倒入环刀5与延长筒6内；利用手指拖住环耳33，稍稍震动装置，使装置内的土料均匀分布，土料表面保持平整。

5)将压样活塞7的制样推头71缓慢放入延长筒6内，用手轻轻按压，稍微压实装置内土料；

6)把带有土料的压样器放在千斤顶3的制样台上；从反力支架20支架顶板插入光滑导杆25，依次通过压样器各光滑导杆槽，固定在支架板26上，压样器1进行定位。

7)慢慢按压千斤顶3的操作把手，使其放样台平稳上升，直至限位器 72与延长筒6顶端充分接触；同时土体逐渐密实，多余的气体经过透水石4、排气孔36等通道顺利排土体。

8)缓慢打开千斤顶1回油阀，使其放样台平稳下降。

9)取出压样器1，并放置于试验台上；首先取出压样活塞7、延长筒；利用拇指和食指通过取样槽取出试样。

10)重复步骤(3)～(9)制取足够数量的试样。

11)拆卸仪器，擦除仪器上的土屑，并对压样器抹油保养处理。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种重塑土环刀试样制样仪，包括压样器和用于为该压样器提供挤压力的加压装置，其特征在于，所述压样器包括底座、环刀、延长筒以及用于将延长筒内的土样压至环刀内的压样活塞；所述环刀位于底座内且其外周面与底座间隙配合，该底座上端还设有用于与延长筒下端端面及外周面配合定位的内环槽，该延长筒下端还通过其内凹环与环刀上端的配合实现对环刀轴向和径向的定位；所述压样器还通过其外周光滑导杆槽与加压装置中光滑导杆槽的配合防止偏摆或倾覆。

2.根据权利要求1所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述底座包括承力板和固定在该承力板上的护筒，环刀位于护筒内且与护筒内壁间隙配合；所述内环槽位于该护筒顶端。

3.根据权利要求2所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述护筒筒壁下部设置有若干用于排气的排气孔。

4.根据权利要求2所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述护筒上端还设有用于取出或放入环刀的取样槽。

5.根据权利要求2所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述护筒顶端外壁边缘设置有方便制样过程中压样器移动的环耳，该环耳外周设有光滑导杆槽。

6.根据权利要求1所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述环刀上下端面外边缘经过倒角处理。

7.根据权利要求1所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述压样活塞包括用于将延长筒内土样压至环刀内的制样推头和固定在该制样推头顶部且外边缘突出该制样推头外周的能够与延长筒上端面挡止限位的限位器。

8.根据权利要求7所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述压样活塞还包括固定在限位器顶部的通过其外周两侧的光滑导杆槽与光滑导杆配合限位的定位板以及固定在定位板上且端部固定有压力板的压力传递杆。

9.根据权利要求1所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述延长筒内径与环刀内径一致，内凹环内径与环刀外径一致。

10.根据权利要求1所述的重塑土环刀试样制样仪，其特征在于，所述加压装置包括反力支架和用于使压样器竖直向上移动的驱动装置，所述反力支架包括用于固定所述驱动装置的反力支架底板、用于挡在所述压样器上方的反力支架顶板、连接所述底板和顶板的立柱以及用于与压样器外周的光滑导杆槽配合限位的光滑导杆。

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