CN219935435U - 一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置。适用于试样制样设备技术领域。本实用新型所采用的技术方案是：一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：具有装置主体，装置主体的下部分设置有用于放置制样盒结构的平台，装置主体的上部分通过升降结构可升降地安装有振动压实结构，振动压实结构在升降结构作用下可伸入至制样盒结构内；所述振动压实结构具有震动机和安装在震动机上的压实板；所述制样盒结构具有底座和安装在底座上的制样盒体，底座上固定安装有透水板，所述制样盒体安装在底座上透水板外侧位置处，在制样盒体内壁上布置有一层水晶膜，在底座上设置有用于向制样盒体内试样供水的进水口和用于排水的排水口。

Description

一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置

技术领域

本实用新型涉及一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置。适用于试样制样设备技术领域。

背景技术

粗粒土是由大小不等的粗细颗粒组成，最大颗粒可达1000毫米以上，最细可小于0.1毫米，粒径变化范围很大，粗细颗粒特性相差悬殊，在土石坝中粗粒土料常占70％以上。粗粒土一般是单粒结构。由于粗粒土中颗粒的大小可以相差很大，小的颗粒填补了大颗粒所形成的孔隙，级配良好的粗粒土比级配均匀的粗粒土密度更高。另一方面，形状不规则的颗粒可以使密度降低、孔隙更大。即使是由均匀圆球组成的“土”，它们在空间的排列方式不同，也会造成不同的松密状态和不同力学性质。不同排列方式会使粗粒土在密度、渗透性、强度、压缩性、各向异性等方面表现出很大的差异。无黏性粗粒料的抗剪强度由三部分组成：粗颗粒间的交错排列产生的抗剪咬合力，颗粒破碎、充填重新排列而发挥的抗剪阻力，以及矿物颗粒间滑动的摩擦阻力。其值取决于母岩性质、颗粒形状、孔隙比或相对密度以及应力水平等。雨水降渗和蒸发、地下水位上升和下降等水环境的变化是较为常见的自然现象，水的反复浸润导致颗粒之间原有的摩擦平衡状态被打破以及颗粒强度的降低，从而在一定范围内出现颗粒棱角的破碎和颗粒位置的迁移，使粗粒土的抗剪强度和应力应变特性等力学性质发生改变。因此，干湿循环作为一种影响碎石料长期变形的重要因素是不能忽视的，尤其对于高填方工程。

然而，目前在粗粒土大型三轴试验中常采用在三轴压力试验机上进行试件的制样，在需要制备多个试样进行比对结果时，该制样方式需等到一个试样试验完成后才可进行，耗时较多且效率较低。常规粗粒土三轴试样不能实现在三轴压力实验机下制备多个试样再转移、运输到三轴试验机上进行力学实验，且转移过程中对粗粒土三轴试样的扰动程度难以控制，大大限制了粗粒土三轴试验的速度与制样质量控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：具有装置主体，装置主体的下部分设置有用于放置制样盒结构的平台，装置主体的上部分通过升降结构可升降地安装有振动压实结构，振动压实结构在升降结构作用下可伸入至制样盒结构内；

所述振动压实结构具有震动机和安装在震动机上的压实板；

所述制样盒结构具有底座和安装在底座上的制样盒体，底座上固定安装有透水板，所述制样盒体安装在底座上透水板外侧位置处，在制样盒体内壁上布置有一层水晶膜，在底座上设置有用于向制样盒体内试样供水的进水口和用于排水的排水口。如此，在进行粗粒土大型三轴试验时，将制样盒结构放置在装置主体的平台上并在制样盒结构内填充粗粒土，启动升降机构将压实板伸入制样盒结构内并启动震动机对制样盒结构内的粗粒土进行振动压实，在完成试样制样后将带有试样的制样盒结构移装在三轴压力试验机，即可进行粗粒土大型三轴试验，这使得粗粒土大型三轴试验的制样与试验可同步进行。

所述透水板的侧壁上沿透水板周向方向设置有第一凹槽，所述水晶膜的下端通过橡皮筋绑扎在透水板上。如此，实现将水晶膜安装在透水板上。

所述制样盒体外壁上在顶部位置处沿制样盒体周向方向设置有第二凹槽，所述水晶膜的上端翻至制样盒体外并通过橡皮筋绑扎在制样盒体上。如此，将水晶膜安装在制样盒体上，避免在相制样盒体内填充粗粒土时水晶膜发生移动。

所述升降结构具有固定安装在装置主体上的液压缸，所述震动机固定安装在液压缸的伸出端上。如此，通过液压缸的伸缩可以实现震动机与压实板的升降。

所述制样盒体由若干个板件拼接组成，相邻两个板件之间通过螺栓连接。

所述制样盒体与底座之间通过螺栓连接。

在所述底座上设置有止水胶圈，该止水胶圈用于后续将压力室安装在底座上时起止水作用。如此，在完成粗粒土大型三轴试验的制样并将制样盒结构移装在三轴压力试验机上并将压力室安装在底座上时，止水胶圈对底座与压力室之间的缝隙起到了密封作用。

所述压实板的形状与制样盒体内壁相匹配。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在装置主体上完成粗粒土大型三轴试验试样的制样并将试样移装在三轴压力试验机上，实现了粗粒土大型三轴试验试样的制样与粗粒土大型三轴试验可同步进行，大大缩短了粗粒土试样在试验过程中的的制样时间，同时液压缸带动震动机及压实板的移动实现了对制样盒结构内试样快速均匀的压实作业。

附图说明

图1：本实用新型的结构示意图。

图2：本实用新型中制样盒结构的结构示意图。

图3：本实用新型中振动压实结构的结构示意图。

图4：本实用新型中制样盒结构的剖面结构示意图。

图5：本实用新型中制样盒结构安装在三轴压力试验机上的剖面结构示意图。

图中：1、装置主体；2、平台；3、液压缸；4、振动压实结构；4-1、震动机；4-2、压实板；5、制样盒结构；5-1、底座；5-2、制样盒体；5-3、透水板；5-4、水晶膜；5-5、进水口；5-6、排水口；5-7、第一凹槽；5-8、第二凹槽；5-9、止水胶圈；6、试样；7、传力盖板；8、压力室；9、传力柱。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

本实施例为一种粗粒土大型三轴试验试样6的制样装置，用于快速完成粗粒土大型三轴试验试样6的制样并将完成的制样随制样盒结构5一起装在三轴压力试验机上，实现粗粒土大型三轴试验效率的提升。

本实施例中，该纸样装置具有装置主体1，装置主体1上设置有平台2，平台2上可放置制样盒结构5，在平台2上方的装置主体1上安装有液压缸3，液压缸3的伸缩端端部安装有振动压实结构4，液压缸3可带动振动压实结构4移动至制样盒结构5内实现制样盒结构5内粗粒土的压实工作。

本实施例中，制样盒结构5具有底座5-1与安装在底座5-1上的制样盒体5-2，在底座5-1上固定安装有透水板5-3，制样盒体5-2安装在透水板5-3外侧的底座5-1上。在透水板5-3的侧壁上沿透水板5-3周向方向设置有第一凹槽5-7，在透水板5-3的侧壁上安装耐高温的水晶膜5-4，安装在透水板5-3上的水晶膜5-4通过卡装在第一凹槽5-7内的橡皮筋绑扎在透水板5-3上。

本实施例中，在将制样盒体5-2安装在底座5-1上时，水晶膜5-4铺在制样盒体5-2内壁上，水晶膜5-4的上端延伸至制样盒体5-2外，延伸至制样盒体5-2外的水晶膜5-4翻至制样盒体5-2外，翻至制样盒体5-2外的水晶膜5-4端部通过橡皮筋绑在在制样盒体5-2上，此处的橡皮筋卡装在制样盒体5-2外的第二凹槽5-8内。如此，在向制样盒体5-2内填充粗粒土时可避免水晶膜5-4发生移动。

本实施例中，制样盒体5-2由两个板件拼接组成，两个板件之间通过螺栓连接，制样盒体5-2通过螺栓安装在底座5-1上。如此，方便对板件进行拆装，便于在完成试验对板件与底座5-1进行清洗。

本实施例中，在底板上设置有进水口5-5，通过进水口5-5可向制样盒结构5内的试样6补水，调节试样6内的含水量从而模拟不同的情况。

本实施例中，在底板上设置有排水口5-6，排水口5-6与透水板5-3连接，用于将试样6内的水通过透水板5-3及排水口5-6排出。

本实施例中，在所述底座5-1上设置有止水胶圈5-9，该止水胶圈5-9用于后续将压力室8安装在底座5-1上时起止水作用。如此，在完成粗粒土大型三轴试验的制样并将制样盒结构5移装在三轴压力试验机上并将压力室8安装在底座5-1上时，止水胶圈5-9对底座5-1与压力室8之间的缝隙起到了密封作用。

进一步的，本实施例中底座5-1与压力室8之间通过螺栓连接。

本实施例中，振动压实结构4具有震动机4-1与压实板4-2，震动机4-1安装在液压缸3的伸缩端上，压实板4-2安装子啊震动机4-1上。为避免震动机4-1的振动对液压缸3造成损害，在液压缸3的伸缩端上安装有导向杆。

本实施例中，压实板4-2的形状与制样盒体5-2内壁相匹配，且压实板4-2能在制样盒体5-2内移动。

本实施例中粗粒土试样6的高度为600mm，直径为290mm。本实施例中制样盒体5-2的高度与粗粒土试样6的高度相适配，当压实板4-2上表面与制样盒体5-2齐平时，制样盒内的粗粒土试样6高度为600mm。

本实施例的使用方法为：

将水晶膜5-4的下端安装在底座5-1的透水板5-3上，将制样盒体5-2拼装并安装在底座5-1上，将水晶膜5-4的上端翻至制样盒体5-2外并通过橡皮筋将水晶膜5-4与制样盒体5-2连接，完成制样盒结构5的组装；

将制样盒结构5放置在装置主体1的平台2上；

向制样盒结构5内填充粗粒土；

启动液压缸3带动压实板4-2伸至制样盒结构5内并与粗粒土接触；

启动震动机4-1，在液压缸3作用下振动压实粗粒土；

对试样6进行分层压实后停止震动机4-1并控制液压缸3缩回；

将制样盒结构5及试样6移装在三轴压力试验机上，在底座5-1上安装压力室8，在制样盒结构5内试样6上布置传力盖板7，在压力室8上安装传力柱9；

通过进水口5-5向试样6内注水进行饱和作业；

启动三轴压力试验机，并进行粗粒土大型三轴试验。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：具有装置主体(1)，装置主体(1)的下部分设置有用于放置制样盒结构(5)的平台(2)，装置主体(1)的上部分通过升降结构可升降地安装有振动压实结构(4)，振动压实结构(4)在升降结构作用下可伸入至制样盒结构(5)内；

所述振动压实结构(4)具有震动机(4-1)和安装在震动机(4-1)上的压实板(4-2)；

所述制样盒结构(5)具有底座(5-1)和安装在底座(5-1)上的制样盒体(5-2)，底座(5-1)上固定安装有透水板(5-3)，所述制样盒体(5-2)安装在底座(5-1)上透水板(5-3)外侧位置处，在制样盒体(5-2)内壁上布置有一层水晶膜(5-4)，在底座(5-1)上设置有用于向制样盒体(5-2)内试样(6)供水的进水口(5-5)和用于排水的排水口(5-6)，透水板(5-3)与排水口(5-6)连通。

2.根据权利要求1所述的一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：所述透水板(5-3)的侧壁上沿透水板(5-3)周向方向设置有第一凹槽(5-7)，所述水晶膜(5-4)的下端通过橡皮筋绑扎在透水板(5-3)上。

3.根据权利要求1所述的一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：所述制样盒体(5-2)外壁上在顶部位置处沿制样盒体(5-2)周向方向设置有第二凹槽(5-8)，所述水晶膜(5-4)的上端翻至制样盒体(5-2)外并通过橡皮筋绑扎在制样盒体(5-2)上。

4.根据权利要求1所述的一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：所述升降结构具有固定安装在装置主体(1)上的液压缸(3)，所述震动机(4-1)固定安装在液压缸(3)的伸出端上。

5.根据权利要求1所述的一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：所述制样盒体(5-2)由若干个板件拼接组成，相邻两个板件之间通过螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：所述制样盒体(5-2)与底座(5-1)之间通过螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：在所述底座(5-1)上设置有止水胶圈(5-9)，该止水胶圈(5-9)用于后续将压力室(8)安装在底座(5-1)上时起止水作用。

8.根据权利要求1所述的一种粗粒土大型三轴试验试样的制样装置，其特征在于：所述压实板(4-2)的形状与制样盒体(5-2)内壁相匹配。