CN217059593U - 一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，包括制样筒、三条环形薄膜、两组支撑机构；制样筒包括两个弧形半筒，两个弧形半筒合围成筒状空间，两个弧形半筒的外壁可拆卸连接有紧固组件，两个弧形半筒外壁底部可拆卸连接有底座机构；三条环形薄膜由上而下设置在筒状空间的内壁上，环形薄膜的高度为筒状空间高度的1/3；两组支撑机构分别设置在相邻两条环形薄膜之间，支撑机构包括若干个夹片组件、螺杆组件，夹片组件的一端伸入至筒状空间内，螺杆组件与弧形半筒的外壁螺纹连接。本实用新型可制备出应力应变均匀的土工格室加筋土试样，便于进行常规三轴试验，制备效率高。

Description

一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具

技术领域

本实用新型涉及土木工程建筑领域，特别是涉及一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具。

背景技术

随着我国国家战略计划的实施，国民经济建设的持续发展,公共设施、基础设施和交通设施等工程建设蓬勃兴起，土工格室作为一种三维立体土工合成材料，由于其优异的力学性能，被广泛应用于边坡工程、路基工程、挡墙工程等土木工程领域。但是土工格室加筋土的力学性质仍无系统研究，其强度和刚度这两个重要的计算参数仍无理论确定方法。三轴试验是土力学的基本试验方法之一，是研究土工格室加筋土力学性质的重要试验手段。

常规三轴试验采用的圆柱体试样尺寸一般为直径39.1mm，高度80mm。但工程中的土工格室网格尺寸均在150mm×150mm以上，且为方形网格，难以放入常规三轴试验圆柱形试样模具以内，且方形网格形状与圆柱形试样不匹配。现有三轴试验中的土工格室多为方形网格，但方形格室形状无法完全包住整个圆形三轴试样。同时，由于格室加筋土和格室未包住的素土的刚度和强度不同，会造成整个圆柱体试样应力应变的不均匀，给试验结果分析带来困难。此外，MadhaviLatha等(2006，2008)，Hegde和Sitharam(2015)的研究结果表明，对于方形格室，在设计计算中可根据面积相等的原则近似等效为圆形格室。为此，提出一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，包括制样筒、三条环形薄膜、两组支撑机构；

所述制样筒包括两个弧形半筒，两个所述弧形半筒合围成筒状空间，两个所述弧形半筒的外壁可拆卸连接有紧固组件，两个所述弧形半筒外壁底部可拆卸连接有底座机构；

三条所述环形薄膜由上而下设置在所述筒状空间的内壁上，并且三条所述环形薄膜的周长与所述筒状空间的内壁周长相适配，所述环形薄膜的高度为所述筒状空间高度的1/3；

两组所述支撑机构分别设置在相邻两条所述环形薄膜之间，所述支撑机构包括若干个与所述弧形半筒的侧壁滑动连接的夹片组件、与所述夹片组件转动连接的螺杆组件，所述夹片组件的一端伸入至所述筒状空间内，并且伸入至两条所述环形薄膜之间，所述螺杆组件与所述弧形半筒的外壁螺纹连接。

优选的，所述夹片组件包括与所述弧形半筒侧壁滑动连接的支撑片、固接在所述支撑片一端的连接片，所述支撑片远离所述连接片的一端伸入至所述筒状空间内，并且若干所述支撑片均伸入至相邻两条所述环形薄膜之间，所述连接片上开设有通孔，所述连接片通过所述通孔与所述螺杆组件转动连接，若干所述支撑片沿所述筒状空间外壁周向等间距设置。

优选的，所述螺杆组件包括与所述弧形半筒外壁螺纹连接的螺杆、固接在所述螺杆上的两个限位环，固接在所述螺杆一端的旋柄，所述螺杆贯穿所述通孔，并且所述连接片位于两个所述限位环之间。

优选的，所述底座机构包括可拆卸连接在两个所述弧形半筒外壁底部的底座组件、设置在所述底座组件与两个所述弧形半筒底部之间的透水石。

优选的，所述底座组件包括与两个所述弧形半筒外壁底部可拆卸连接的第一底座、可拆卸连接在所述第一底座底部的第二底座，所述第二底座内设有一空腔，所述第一底座上开设有若干与所述空腔连通的导流通槽，所述透水石位于所述第一底座和两个所述弧形半筒底部之间，所述导流通槽与所述透水石连通。

优选的，所述紧固组件包括两个紧固半环、与两个所述紧固半环端部可拆卸连接的紧固螺栓，两个所述紧固半环套设在两个所述弧形半筒的外壁上。

优选的，每一组所述支撑机构中连接片和螺杆的数量均为四个。

优选的，所述环形薄膜为聚乙烯环形薄膜。

本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型通过两个弧形半筒合围成筒状空间，并将三条环形薄膜由上而下设置在筒状空间的内壁上，通过紧固组件完成两个弧形半筒的安装和拆卸，通过底座机构对筒状空间的底部进行支撑，便于进行制样，制样时向筒状空间内填入粘土或砂土，三条环形薄膜附着在粘土或砂土外，进而制备出土工格室加筋土试样，便于进行常规的三轴试验；

本实用新型通过夹片组件伸入和脱出筒状空间内，实现对环形薄膜的支撑，避免在制样时三条环形薄膜缺少支撑而偏斜错位，稳定性好、制样效率高，通过旋转螺杆组件带动夹片组件的移动，控制夹片组件的伸入和伸出的长度，对夹片组件起到定位作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图1中B-B的剖视图；

图4为本实用新型的土工格室加筋土试样的应力应变关系图；

其中，1、弧形半筒；2、筒状空间；3、环形薄膜；4、支撑片；5、连接片；6、通孔；7、螺杆；8、限位环；9、旋柄；10、透水石；11、第一底座；12、第二底座；13、空腔；14、导流通槽；15、紧固半环；16、紧固螺栓。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-4，本实用新型提供一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，包括制样筒、三条环形薄膜3、两组支撑机构；

制样筒包括两个弧形半筒1，两个弧形半筒1合围成筒状空间2，两个弧形半筒1的外壁可拆卸连接有紧固组件，两个弧形半筒1外壁底部可拆卸连接有底座机构；

三条环形薄膜3由上而下设置在筒状空间2的内壁上，并且三条环形薄膜3的周长与筒状空间2的内壁周长相适配，环形薄膜3的高度为筒状空间2高度的1/3；如此设置，两个弧形半筒1合围成筒状空间2，并将三条环形薄膜3由上而下设置在筒状空间2的内壁上，通过紧固组件完成两个弧形半筒的安装和拆卸，通过底座机构对筒状空间2的底部进行支撑，便于进行制样，制样时向筒状空间2内填入粘土或砂土，三条环形薄膜3附着在粘土或砂土外，进而制备出土工格室加筋土试样，便于进行常规的三轴试验；

两组支撑机构分别设置在相邻两条环形薄膜3之间，支撑机构包括若干个与弧形半筒1的侧壁滑动连接的夹片组件、与夹片组件转动连接的螺杆组件，夹片组件的一端伸入至筒状空间2内，并且伸入至两条环形薄膜3之间，螺杆组件与弧形半筒1的外壁螺纹连接；如此设置，通过夹片组件伸入和脱出筒状空间2内，实现对环形薄膜3的支撑，避免在制样时三条环形薄膜3缺少支撑而偏斜错位，制样时稳定性好、制样效率高，通过旋转螺杆组件带动夹片组件的移动，控制夹片组件的伸入和伸出的长度，对夹片组件起到定位作用。

进一步优化方案，夹片组件包括与弧形半筒1侧壁滑动连接的支撑片4、固接在支撑片4一端的连接片5，支撑片4远离连接片5的一端伸入至筒状空间2内，并且若干支撑片4均伸入至相邻两条环形薄膜3之间，连接片5上开设有通孔6，连接片5通过通孔6与螺杆组件转动连接，若干支撑片4沿筒状空间2外壁周向等间距设置；如此设置，制样时通过将若干个支撑片4伸入筒状空间内，以及底座机构放置在筒状空间2的底部，实现对三个环形薄膜3进行支撑，避免在制样时产生偏斜错位，进而提高制样时的稳定性以及制样效率。

进一步优化方案，螺杆组件包括与弧形半筒1外壁螺纹连接的螺杆7、固接在螺杆7上的两个限位环8，固接在螺杆7一端的旋柄9，螺杆7贯穿通孔6，并且连接片5位于两个限位环8之间；如此设置，操作人员可以通过夹持旋柄9正向或逆向旋转，带动螺杆7沿弧形半筒1的外壁旋入和旋出，进而带动连接片5以及支撑片4伸入和伸出筒状空间2内，便于对支撑片4的伸入长度进行调节，并对支撑片4进行定位。

进一步优化方案，底座机构包括可拆卸连接在两个弧形半筒1外壁底部的底座组件、设置在底座组件与两个弧形半筒1底部之间的透水石10；

底座组件包括与两个弧形半筒1外壁底部可拆卸连接的第一底座11、可拆卸连接在第一底座11底部的第二底座12，第二底座12内设有一空腔13，第一底座11上开设有若干与空腔13连通的导流通槽14，透水石10位于第一底座11和两个弧形半筒1底部之间，导流通槽14与透水石10连通；如此设置，通过透水石10对筒状空间2的底部进行支撑，提高筒状空间2的底部的透气透水性，通过导流通槽14将多余的水分引出至空腔13中进行收集，进而减少泥水对模具的侵蚀，提高制样效率；制样完成后可将第一底座11、第二底座12拆分进行清理，操作简便，实用性高。

进一步优化方案，紧固组件包括两个紧固半环15、与两个紧固半环15端部可拆卸连接的紧固螺栓16，两个紧固半环15套设在两个弧形半筒1的外壁上；如此设置，通过紧固螺栓16实现两个弧形半筒1的组装和拆卸，便于进行制样。

进一步优化方案，每一组支撑机构中连接片5和螺杆7的数量均为四个；如此设置，每一组支撑机构通过四个连接片5对环形薄膜3的底部进行四个点位的支撑，有效避免制样时环形薄膜3发生偏移错位，提高制样效率。

进一步优化方案，环形薄膜3为聚乙烯环形薄膜，环形薄膜3的厚度优选为0.14mm，环形薄膜3通过将厚度为0.14mm的聚乙烯薄膜裁切为长度为125.5mm，宽度为26.7mm的矩形，然后采用微型超声波焊接机将上述矩形薄膜焊接为高度为26.7mm，直径为39mm的环形薄膜(焊缝重叠3mm)，筒状空间2的内壁直径为39.1mm，高度为80mm。

制样操作流程：

本实用新型的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具在使用时，

首先在两个弧形半筒1围成的筒状空间2的内壁上均匀涂抹润滑剂，然后旋转螺杆7，将支撑片4伸入至筒状空间2内，然后将三条环形薄膜3由上而下依次放置在筒状空间2的内壁上，使得环形薄膜3放置在支撑片4上，并将透水石10、第一底座11、第二底座12依次安装在筒状空间2的底部，再将两个紧固半环15套色在两个弧形半筒1外，拧紧紧固螺栓16完成组装；然后安装试验要求向筒状空间2内添加粘土或砂土。添加完毕后，在筒状空间2的顶部放入承压板(图中未显示)，通过制样仪杠杆上的加力杆按设计荷载用砝码对承压板进行加压，进而完成试样的制备；制备完成后手动旋转螺杆7，使得支撑片4伸出两个弧形半筒1的内壁，使得支撑片4与环形薄膜3分离，然后拆卸第一底座11、第二底座12、透水石10，拆卸紧固螺栓16，将试样从模具中取出。

采用本实用新型制备出的圆柱形土工格室加筋土试样在三轴试验仪上进行三轴试验，测出加筋土和素土的应力应变关系，如图4所示，可以看出，采用本实用新型制备出的试样应力应变均匀，适用于常规的三轴试验，便于对土工格室加筋土的力学性质进行研究和试验。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于，包括：

制样筒，所述制样筒包括两个弧形半筒(1)，两个所述弧形半筒(1)合围成筒状空间(2)，两个所述弧形半筒(1)的外壁可拆卸连接有紧固组件，两个所述弧形半筒(1)外壁底部可拆卸连接有底座机构；

三条环形薄膜(3)，三条所述环形薄膜(3)由上而下设置在所述筒状空间(2)的内壁上，并且三条所述环形薄膜(3)的周长与所述筒状空间(2)的内壁周长相适配，所述环形薄膜(3)的高度为所述筒状空间(2)高度的1/3；

两组支撑机构，两组所述支撑机构分别设置在相邻两条所述环形薄膜(3)之间，所述支撑机构包括若干个与所述弧形半筒(1)的侧壁滑动连接的夹片组件、与所述夹片组件转动连接的螺杆组件，所述夹片组件的一端伸入至所述筒状空间(2)内，并且伸入至两条所述环形薄膜(3)之间，所述螺杆组件与所述弧形半筒(1)的外壁螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于：所述夹片组件包括与所述弧形半筒(1)侧壁滑动连接的支撑片(4)、固接在所述支撑片(4)一端的连接片(5)，所述支撑片(4)远离所述连接片(5)的一端伸入至所述筒状空间(2)内，并且若干所述支撑片(4)均伸入至相邻两条所述环形薄膜(3)之间，所述连接片(5)上开设有通孔(6)，所述连接片(5)通过所述通孔(6)与所述螺杆组件转动连接，若干所述支撑片(4)沿所述筒状空间(2)外壁周向等间距设置。

3.根据权利要求2所述的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于：所述螺杆组件包括与所述弧形半筒(1)外壁螺纹连接的螺杆(7)、固接在所述螺杆(7)上的两个限位环(8)，固接在所述螺杆(7)一端的旋柄(9)，所述螺杆(7)贯穿所述通孔(6)，并且所述连接片(5)位于两个所述限位环(8)之间。

4.根据权利要求1所述的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于：所述底座机构包括可拆卸连接在两个所述弧形半筒(1)外壁底部的底座组件、设置在所述底座组件与两个所述弧形半筒(1)底部之间的透水石(10)。

5.根据权利要求4所述的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于：所述底座组件包括与两个所述弧形半筒(1)外壁底部可拆卸连接的第一底座(11)、可拆卸连接在所述第一底座(11)底部的第二底座(12)，所述第二底座(12)内设有一空腔(13)，所述第一底座(11)上开设有若干与所述空腔(13)连通的导流通槽(14)，所述透水石(10)位于所述第一底座(11)和两个所述弧形半筒(1)底部之间，所述导流通槽(14)与所述透水石(10)连通。

6.根据权利要求1所述的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于：所述紧固组件包括两个紧固半环(15)、与两个所述紧固半环(15)端部可拆卸连接的紧固螺栓(16)，两个所述紧固半环(15)套设在两个所述弧形半筒(1)的外壁上。

7.根据权利要求3所述的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于：每一组所述支撑机构中连接片(5)和螺杆(7)的数量均为四个。

8.根据权利要求1所述的常规三轴试验中的土工格室加筋土制样模具，其特征在于：所述环形薄膜(3)为聚乙烯环形薄膜。

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