[發(fā)明專利]一種土工試樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)制樣機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710299956.X
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN107192834B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉子明;張小平;李戰(zhàn)魯;李霞;呂娟;代志強(qiáng);姜震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院;水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
• 主分類號(hào): G01N35/00
• 分類號(hào): G01N35/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 任遠(yuǎn)高

本發(fā)明涉及一種土工試樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)制樣機(jī)。其包括：控制模塊，所述控制模塊包括控制終端和與所述控制終端相連接的伺服控制器；伺服加載模塊，所述伺服加載模塊由所述控制模塊控制，其包括一活塞組件；試樣模具模塊，所述試樣模具模塊與所述活塞組件活動(dòng)連接，使所述活塞組件能夠在所述試樣模具模塊的筒體內(nèi)滑動(dòng)；傳感器模塊，所述傳感器模塊設(shè)置于所述伺服加載模塊上并與所述伺服控制器相連接；以及與所述試樣模具模塊相連通的上排氣排液壺和下排氣排液壺。采用本發(fā)明進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)制樣,去掉了因人工操作而引起的誤差,可以實(shí)現(xiàn)同一批試樣的各項(xiàng)性能統(tǒng)一性,提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；并提高了GDS土動(dòng)三軸儀等土力學(xué)儀器的有效使用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土工試樣制備設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種土工試樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)制樣機(jī)。

背景技術(shù)

在進(jìn)行土工試驗(yàn)前，首先需要進(jìn)行土樣制備的工作。實(shí)驗(yàn)室主要依據(jù)國(guó)標(biāo)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123-1999和水利部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237-1999中的“試樣制備和飽和”一節(jié)的擊樣法進(jìn)行試樣制備。即根據(jù)套筒容積和試驗(yàn)要求的干密度所需質(zhì)量的濕土倒入裝有套筒的擊樣器內(nèi)，擊實(shí)到所需密度。擊樣器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

若需要飽和試樣進(jìn)行試驗(yàn)，可在上樣前進(jìn)行飽和，使用抽氣飽和法，讓土樣內(nèi)部形成負(fù)壓后，放置在純水中靜置10～24小時(shí)再用于試驗(yàn)。如果在GDS土動(dòng)三軸儀上使用飽和程序進(jìn)行飽和，則需要通過(guò)逐級(jí)施加反壓，向試樣中注水同時(shí)將試樣中氣體排出，然后檢測(cè)程序檢測(cè)試樣飽和情況。

現(xiàn)有的制樣設(shè)備主要存在以下不足：

1.多數(shù)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)需要3塊以上同一狀態(tài)的土樣。制樣過(guò)程中從稱土，加水到擊樣，每個(gè)步驟都有人工操作帶來(lái)的隨機(jī)誤差，尤其在擊樣過(guò)程中，不能保證擊樣器垂直，使得試樣表面不平整。

2.制備密度較高的土樣時(shí)，擊樣器提供的沖擊力不夠，土樣內(nèi)部空氣不能及時(shí)排出，很難達(dá)到預(yù)期密度。當(dāng)使用分層擊實(shí)時(shí)，這樣雖然能使樣品密實(shí)度較好，但是對(duì)樣品的均一性不好，下部土樣密度大于上部土樣。同時(shí)在每一層交界處，有可能存在弱結(jié)合面。

以上兩個(gè)原因使得在同一組實(shí)驗(yàn)中的多塊樣品狀態(tài)差距較大，當(dāng)實(shí)驗(yàn)樣品本身出現(xiàn)較大誤差時(shí)，在實(shí)驗(yàn)開始前已帶入無(wú)法修正的誤差，進(jìn)而影響了試驗(yàn)所得結(jié)果的準(zhǔn)確度和可信度。

3.制備高含水率試樣時(shí)，試樣較稀，使用擊實(shí)器會(huì)由于沖擊力而讓土樣四濺，同時(shí)，沖擊力也會(huì)使土樣內(nèi)部孔隙水壓升高，不易于土樣成形。

4.重塑土只能達(dá)到原狀樣的密度和含水，由于缺乏固結(jié)作用，其結(jié)構(gòu)、空隙、均勻性和原狀土差別很大。

5.制備飽和試樣時(shí)，真空飽和法需要花費(fèi)大量時(shí)間，儀器程序飽和更要占用大量?jī)x器使用時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供了一種土工試樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)制樣機(jī)。本發(fā)明一種土工試樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)制樣機(jī)的具體技術(shù)方案如下：

一種土工試樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)制樣機(jī)，其包括：控制模塊，所述控制模塊包括控制終端和與所述控制終端相連接的伺服控制器；伺服加載模塊，所述伺服加載模塊由所述控制模塊控制，其包括一活塞組件；試樣模具模塊，所述試樣模具模塊與所述活塞組件活動(dòng)連接，使所述活塞組件能夠在所述試樣模具模塊的筒體內(nèi)滑動(dòng)；傳感器模塊，所述傳感器模塊設(shè)置于所述伺服加載模塊上并與所述伺服控制器相連接；以及與所述試樣模具模塊相連通的上排氣排液壺和下排氣排液壺。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述伺服加載模塊包括：與所述伺服控制器相連接的伺服電機(jī)、與所述伺服電機(jī)相連接的減速機(jī)構(gòu)、與所述減速機(jī)構(gòu)相連接的傳動(dòng)箱、與所述傳動(dòng)箱相連接的直線型電動(dòng)缸；所述直線型電動(dòng)缸的推桿通過(guò)一萬(wàn)向連接頭與所述活塞組件相連接。