[實用新型]三軸試驗試樣制備的對稱分層壓樣設備

有效

• 申請號: 201420264956.8
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN203869923U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 羅強;盧良青;張良;蔣良濰;侯振斌;孟偉超;阮紅楓;鄒亮明;趙明志;梁多偉
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本實用新型涉及一種三軸試驗試樣制備的對稱分層壓樣裝置及制樣方法。

背景技術

土工(土木工程)試驗中的三軸試驗所用試樣分為原狀土試樣和擾動土試樣兩種。擾動土試樣的制備主要包括選取土樣、風干(或烘干)、碾散、過篩、配土、制樣等程序。其中，制樣是非常關鍵的一步，現階段主要有雙面壓樣法和分層擊實法。

雙面壓樣法：是將制樣所需土樣全部倒入制樣筒，測量壓頭與土樣接觸時的試樣高度，計算與最終需要的試樣高度的差值，控制壓頭下降速度，當壓頭下降到設計高度時，將試樣反轉過來，控制加載時間及載荷大小，直至所需的試樣高度。此方法制樣過程中因制樣未分層，土樣與筒壁之間產生較大的累積摩擦力，使得試樣中間的密實度相對兩端要小，造成試樣不均勻，試驗誤差大。

分層擊實法：如《鐵路工程土工試驗規程》(TB10102-2004)中第18.3.3款所述，用帶有擊實板的擊錘將制樣所需土樣在擊實筒內分層擊實，分層層數為3～8層，每層土樣質量應相等，每層接觸面應刨毛,擊完最后一層，將擊實筒內的試樣兩端整平。該方法在制樣過程中存在如下缺點：

1、制樣過程中，試樣的密實度用體積控制，由于制樣筒的直徑是固定的，所以密實度通過高度進行控制；每層土樣質量相等，擊實后的各層預計高度也應相等。但由于，在擊實筒底部擊完第一層土樣并將表面刨毛后，直接在第一層土樣上擊實第二層土樣，然后自下而上依次擊實第三層至最后一層；因此，其第一層土樣所受擊實次數最多，擊實功最大；制樣完成后第一層土樣的高度將小于預計高度，相反，最后一層土樣的高度將大于預計高度。導致試樣的密實度自下而上逐漸降低，上下兩端的差別最大，造成試樣的密實度不均勻，由于三軸試驗過程中，試樣的兩端是直接受力面，這種不均勻性會嚴重干擾試樣的受力狀態，使得試驗數據偏差較大。

2、制樣過程中，需通過觀察直尺的刻度判斷每層土樣擊實是否達到要求的高度，各層土樣擊實后的厚度將受到較大的人為因素影響，也會產生誤差。

3、制樣過程中，每層土樣的擊實均由人工操作，較難保證擊錘導桿在擊實過程中保持豎直，易造成各層土樣表面不水平。同時，根據規范要求，當最后一層土樣表面(試樣端面)不水平時，需對試樣端面進行整平處理，但整平處理難度較大、耗時較長，會大大降低制樣效率。并且整平操作也會對試樣造成較大的擾動，降低試樣端面的均勻性降低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種三軸試驗試樣制備的對稱分層壓樣設備，使用該設備進行制樣，可以精確控制每層土樣的壓實高度和端面的水平，制得的試樣樣均勻性更好，從而使三軸試驗的試驗誤差小，試驗結果更精確、可靠；并且其操作方便、試樣的制備效率更高。

本實用新型實現其發明目的所采取的技術方案是，一種三軸試驗試樣制備的對稱分層壓樣設備，其特征在于：

圓柱形的土樣筒的兩端頭的外壁均與延伸筒內壁的卡槽套合，延伸筒卡槽部位的外周面向外凸起形成凸緣，延伸筒非卡槽部位的內壁直徑與土樣筒的內壁直徑相等；土樣筒兩端頭的延伸筒的凸緣之間通過螺桿連接；

所述的延伸筒及土樣筒內套墊塊套件，墊塊套件的組成是：

外墊塊的背面端的外周面向外凸起形成蓋沿，外墊塊的正面中心設有帶螺紋的凸起；中間墊塊的背面中心設有螺紋孔，正面中心設有帶螺紋的凸起，中間墊塊有兩個；內墊塊的背面設有螺紋孔，正面平整；外墊塊的凸起與第一個中間墊塊的螺紋孔螺紋連接，第一個中間墊塊的凸起與第二個中間墊塊的螺紋孔螺紋連接，第二個中間墊塊的凸起與內墊塊的螺紋孔螺紋連接；延伸筒及土樣筒內套墊塊套件的具體方式是：將墊塊套件的內墊塊端插入延伸筒及土樣筒的內腔，并使外墊塊的蓋沿抵緊延伸筒的口沿；

所述的內墊塊和中間墊塊的高度均等于土樣筒高度的1/5；內墊塊與外墊塊的高度之和減去蓋沿的厚度等于延伸筒非卡槽部位的高度。

進一步，本實用新型的土樣筒的兩端頭的外壁呈向土樣筒端面逐漸縮小的圓錐形；延伸筒內壁的卡槽也呈向土樣筒端面逐漸縮小的圓錐形。

本實用新型的工作原理和過程是：

A、將插入延伸筒及土樣筒內腔上端的墊塊套件取出，再將質量為試樣總質量1/5的第一層土樣填入土樣筒及延伸筒內；再將取出的墊塊套件沿上端的延伸筒內壁套入延伸筒及土樣筒中，直至蓋沿抵緊延伸筒的口沿，將所填入的土樣壓實至所需的密實度；