[發明專利]一種土工三軸試驗試件對開模及試件制作方法

有效

• 申請號: 201410031719.1
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103776676A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 鄭健龍;張軍輝;岑廣明;王艷嶺;戴良良;諶葉娟;張磊
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于土木工程設備技術領域，涉及一種土工三軸試驗試件對開模，本發明還涉及一種土工三軸實驗試件制作方法。

背景技術

隨著土力學理論的完善和科技水平的提升，土工三軸試驗已成為一種常用的測量土的內摩擦角、粘聚力、動模量等力學參數的方法。為準確得到這些參數，良好的三軸試驗試件是不可缺少的。當前試驗規程要求試件的直徑和高度應該符合三軸儀對試件尺寸的要求，試件高度與直徑之比通常為2.0～2.5，對于擾動土試件，黏土應分5～8層壓實，其他土分3～5層壓實，以保證試件整體上的均勻性。

常規擾動土制樣模有直筒式和組裝式兩種，直筒式模具制件時把土樣倒入直筒模中，然后分層壓實到試件所需的高度，再借助外力把試件頂出來即可。此法較簡單，但也有幾個缺點：（1）分層壓實過程中每層的高度無法準確有效控制，從而導致試件密度不均勻，這將直接影響到三軸試驗結果的準確性和科學性；（2）壓實成型后的試件通常與筒的內壁有較大摩阻力，需要借助較大的外力頂推才能從將其直筒模導出，而土工試件具有明顯的彈塑性，被頂推過程中將不可避免的產生塑性壓縮變形，導致試件的尺寸和密度改變，因而難以得到較符合要求的試件。

組裝式就是把上述直筒式模具軸向切割拆分成若干塊的再組裝的形式，制件時把各部件拼接成筒狀，在筒外使用鐵環將其固定，灌土分層壓實成型后再取下鐵環，掰開鐵模即可，此法能避免上述直筒式制作的試件用外力頂推出模時試件變形的問題，但是仍然存在無法有效控制分層壓實過程中試件均勻性的問題，而且由于粘性土試件易粘在模具內壁上，拆模時試件容易拉裂破壞；另外，組裝的模塊之間不能完全彌合，縫隙的存在將直接導致較小的土顆粒從模塊的縫隙溢出，試件表面因而產生條紋。

因此，設計一種合理的土工三軸試件的模具，用來制作密度較均勻性和外觀尺寸較規范的土工三軸試件，對提高三軸試驗測試結果的科學性具有重要作用；同時對三軸試驗成套設備的完善，提高行業水平，也具有一定的實際意義。

發明內容

本發明的目的在提供一種土工三軸試驗試件對開模，解決了現有的土工三軸試件模具使用不方便，制作的試件密度不均勻的問題。

本發明的目的還在于提供一種土工三軸試驗試件的制作方法。

本發明一種土工三軸試驗試件對開模采用的技術方案是包括對開筒，對開筒被軸向分為相同的能嚴密合實的兩部分，可在對開筒內上下移動的墊塊，可套在對開筒柱體外部的套環，可在對開筒內上下運動的壓實桿。墊塊高度20mm，直徑71.5mm。對開筒為鋼材質，內徑72mm，厚度8.5mm，外徑89mm，高度184mm；對開筒可軸向對稱地拆分為兩片，兩片的接合部分別設置凹槽和凸起，凸起可插入凹槽中。套環為鋼材質；套環內徑為90mm、外徑120mm、高度15mm；套環上有4個徑向對稱的螺紋孔；套環共有三個，分別套在對開筒上中下三個部位。壓實桿的傳力軸直徑為20mm，傳力軸上由上至下固定套有6塊板，最下端的是底板，底板的厚度為20mm，直徑為71.5mm；底板上方依次設置五塊橫隔板，橫隔板的直徑為60mm，厚度為8.8mm，相鄰橫隔板的間距20mm，橫隔板之間、橫隔板與底板之間均可插入對開墊，對開墊的內徑為20.5mm、外徑為90mm。

本發明應用一種土工三軸試驗試件對開模制作試驗件的方法，其特征在于包括以下四個步驟：步驟1：組裝對開筒；步驟2：裝填土樣；步驟3：將壓實桿放入對開筒中壓實土樣；步驟4：重復步驟三直至對開筒中土樣壓制完成。步驟1中先在對開筒內壁均勻的鋪上一層保鮮膜，并排除之間的氣泡，然后將對開筒的兩片對接好，將三個套環分別套在對開筒的上中下三個部位，并擰緊上面的螺絲，使對開筒的兩片緊密結合在一起。步驟2先根據試件所需質量的稱量土樣，平均分為五分，然后將其中一份倒入對開筒內并整平表面。步驟3先將對開墊楔入頂層的橫隔板下方，然后將壓實桿放入對開筒中，并在壓實桿上端施加壓力，壓實桿的底板將向下運動并壓實土樣。當對開墊下端與對開筒上端接觸后，對開墊被對開筒頂住而不能繼續向下移動，此時，整個壓實桿被限制而不能上下運動，這樣，土樣被壓到了所需試件的1/5的高度，靜壓幾分鐘后，取出壓實桿，將對開墊楔入下一層橫隔板下方，并將對開筒土樣的上表層刨毛，倒入1/5試件總質量的土樣并整平，將壓實桿放入對開筒中并施加壓力。

本發明的有益效果是本發明制作的土工三軸試驗試件密實度較均勻，從而能夠獲得較可靠的土工三軸試驗數據。

附圖說明

圖1是本發明一種土工三軸試驗試件對開模中的對開筒；

圖2是墊塊示意圖；