[發明專利]一種環剪試驗土樣制備裝置及制樣方法

在審

• 申請號: 201710349123.X
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN106940265A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 王爍;彭建兵;冷艷秋;閆蕊鑫
• 申請（專利權）人: 長安大學;西安科技大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：包括T型支架(1)和安裝在T型支架(1)上的中心鉆頭組件和外部鉆頭組件，所述T型支架(1)由橫桿(1-1)和安裝在橫桿(1-1)下方的豎桿(1-2)組成；

所述中心鉆頭組件包括螺紋套裝在所述豎桿(1-2)外的中心桿(3)、安裝在中心桿(3)底部的鉆刀組件和用于調節中心桿(3)沿所述豎桿(1-2)上下移動的中心桿調節件(2)，所述鉆刀組件由多個沿中心桿(3)底面的圓周方向均勻布設的鉆刀(8)組成；

所述外部鉆頭組件包括螺紋套裝在所述中心桿(3)外的外部鉆頭(4)和用于調節外部鉆頭(4)沿所述中心桿(3)上下移動的外部鉆頭調節件(5)，所述外部鉆頭(4)為底端具有開口的圓柱鉆頭，所述圓柱鉆頭由第一半圓柱鉆頭(9-1)和與第一半圓柱鉆頭(9-1)可拆卸連接的第二半圓柱鉆頭(9-2)組成。

2.根據權利要求1所述的一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述中心桿(3)和所述鉆刀(8)之間設置有支撐件(7)，所述支撐件(7)為矩形支撐件或圓柱支撐件。

3.根據權利要求2所述的一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述鉆刀(8)的數量為三個。

4.根據權利要求1所述的一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述第一半圓柱鉆頭(9-1)和第二半圓柱鉆頭(9-2)通過固定環(6)固定，所述固定環(6)套設在所述第一半圓柱鉆頭(9-1)和第二半圓柱鉆頭(9-2)的外壁上。

5.根據權利要求1所述的一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述鉆刀(8)為直角三角形結構。

6.根據權利要求1所述的一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述第一半圓柱鉆頭(9-1)和第二半圓柱鉆頭(9-2)上均設置有刻度(10)。

7.一種利用權利要求1所述的一種環剪試驗土樣制備裝置對顆粒狀原土樣進行制樣的方法，其特征在于：該制樣方法包括以下步驟：

步驟一、顆粒狀原土樣烘干、碾碎和過篩：首先，將顆粒狀原土樣進行烘干，并將烘干后的原土樣進行碾碎，最后，將碾碎后的原土樣通過篩子網進行篩選，得到試驗土樣，其中，所述碾碎后的土樣粒徑為0.5mm～2.5mm，所述篩子網的網孔的孔徑不大于2mm；

步驟二、試驗土樣的加濕：取步驟1所得到的試驗土樣加蒸餾水，得到具有最優含水率為w％的濕潤土樣，具體操作過程如下：

步驟201、試驗土樣和蒸餾水的稱取：首先，從步驟一中得到的試驗土樣中稱取質量為m的待濕潤土樣；再稱取質量為m_水的蒸餾水，其中所加蒸餾水質量的計算公式如下；

m_水＝m×w％

式中：m_水—蒸餾水的質量，單位為g；

m—待濕潤土樣的質量，單位為g；

w％—濕潤土樣的最優含水率；

步驟202、待濕潤土樣與蒸餾水的混合并攪拌：將質量為m_水的蒸餾水加入待濕潤土樣中并攪拌均勻，攪拌均勻之后并在常溫下密封保存22h～24h后，得到具有最優含水率為w％的濕潤土樣；

步驟三、餅狀土樣的成型：采用擊實儀將步驟202中得到的濕潤土樣擠壓，形成餅狀土樣；

步驟四、圓環狀土樣的鉆取：對步驟三得到的餅狀土樣進行鉆取制得圓環狀土樣，具體操作過程如下：

步驟401、餅狀土樣的一次切割：將步驟三得到的餅狀土樣置于鉆頭(8)的正下方，操作者緊握橫桿(1-1)，并旋鈕中心桿調節件(2)使中心桿(3)向下移動，中心桿(3)的向下移動帶動鉆刀(8)對所述餅狀土樣進行一次切割，直至鉆刀(8)的底部穿出所述餅狀土樣；

步驟402、餅狀土樣的二次切割：將外部鉆頭(4)安裝在中心桿(3)上，操作者緊握橫桿(1-1)，并旋鈕外部鉆頭調節件(5)使外部鉆頭(4)向下移動，外部鉆頭(4)對所述餅狀土樣進行二次切割，直至外部鉆頭(4)的底部穿出所述餅狀土樣，形成圓環狀土樣；

步驟403、圓環狀土樣的拆卸：步驟402中圓環狀土樣形成后，操作者反向旋扭中心桿調節件(2)使中心桿(3)向上移動，中心桿(3)的向上移動帶動鉆刀(8)和外部鉆頭(4)向上移動，得到圓環狀土樣；

步驟五、圓環狀土樣的質量的和含水率的測量：測量步驟403得到的圓環狀土樣的質量m′，并測量所述圓環狀土樣的含水率w₀％，將所述圓環狀土樣的含水率w₀％與目標含水率w₁％進行比較，當w₀％≤w₁％時，執行步驟六，當w₀％>w₁％時，執行步驟七；

步驟六、圓環狀土樣的再次濕潤：稱取蒸餾水并將所稱取的蒸餾水噴灑在步驟五測量后的圓環狀土樣上，具體操作過程如下；

步驟601、蒸餾水的稱取：根據下列公式計算所加蒸餾水的質量m′_水并進行稱取，計算公式如下：

式中：m′_水—蒸餾水的質量，單位為g；

w₁％—試驗土樣的目標含水率；

w₀％—圓環狀土樣的含水率；

m′—圓環狀土樣的質量，單位為g；

步驟602、蒸餾水的噴灑：將所稱取的蒸餾水均勻的噴灑在步驟五測量后的圓環狀土樣上，直至蒸餾水被完全吸收，最終制得具有目標含水率為w₁％的圓環狀試驗土樣；

步驟七、圓環狀土樣的風干：將步驟五測量后的圓環狀土樣在常溫下進行風干，直至圓環狀土樣的含水率等于試驗土樣的目標含水率w₁％，最終制得具有目標含水率為w₁％的圓環狀試驗土樣。