[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

技術領域

本發明屬于環剪試驗技術領域，具體涉及一種環剪試驗土樣制備裝置及制樣方法。

背景技術

因自然和人工開挖形成的巖土邊坡廣泛分布于江河庫岸、水利水電和交通等工程中，其中大部分邊坡不可避免受降水、雨雪等氣候的影響，導致邊坡巖土體發生局部或大范圍的變形破壞，進而導致滑坡地質災害的發生，危及工程建設和人類生命財產的安全。

隨著水化學環境的不斷變化，邊坡在變形演化過程中，其土體的物理力學參數也在處于不斷變化的狀態，如彈性模量、抗剪強度等。為研究土樣的物理力學性能，一系列土工試驗儀器不斷的被開發研究，其中，環剪儀在實驗室測定土體的抗剪強度和殘余剪切參數方面具有剪切面恒定不變而且位移保持連續的特點，具有能精確測定長距離移動條件下土體強度參數變化規律的特點，再具體試驗時，還需要與環剪儀配套的土樣制備模具，一般土樣制備模具是將從野外采取的土塊或者重塑樣進行鉆取為所需形狀的土樣，所鉆取的土樣為圓環形結構。目前環剪試驗土樣制備裝置存在以下缺點：1.在鉆取圓環形土樣時，無法保證環形土樣的內圓和外圓是同心圓；2.在鉆取環形土樣時所需要的時間較長，這樣不可避免的使土樣中的水分流失，最終導致土樣的含水率無法達到試驗所需標準值。上述缺點容易導致試驗所測得的抗剪強度和殘余剪切等參數存在誤差，影響試驗值的精確度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種環剪試驗土樣制備裝置。該環剪試驗土樣制備裝置的多個所述鉆刀沿中心桿底面圓周方向均勻布設，這樣保證了多個鉆刀所形成的圓的中心軸與中心桿的中心軸在同一條直線上，以及外部鉆頭套裝在中心桿上，這樣有效保證所鉆取的環狀土樣內圓的圓心和外圓的圓心重合，提高了試驗值的精確度，同時鉆取土樣所消耗的時間較短，避免水分的過多流失。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：包括T型支架和安裝在T型支架上的中心鉆頭組件和外部鉆頭組件，所述T型支架由橫桿和安裝在橫桿下方的豎桿組成；

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

所述外部鉆頭組件包括螺紋套裝在所述中心桿外的外部鉆頭和用于調節外部鉆頭沿所述中心桿上下移動的外部鉆頭調節件，所述外部鉆頭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和與第一半圓柱鉆頭可拆卸連接的第二半圓柱鉆頭組成。

上述一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述中心桿和所述鉆刀之間設置有支撐件，所述支撐件為矩形支撐件或圓柱支撐件。

上述一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述鉆刀的數量為三個。

上述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和第二半圓柱鉆頭通過固定環固定，所述固定環套設在所述第一半圓柱鉆頭和第二半圓柱鉆頭的外壁上。

上述一種環剪試驗土樣制備裝置，其特征在于：所述鉆刀為直角三角形結構。

上述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和第二半圓柱鉆頭上均設置有刻度。

同時，本發明還公開了一種步驟簡單、實施方便、能夠保證所鉆取的圓環狀土樣的內圓的圓心和外圓的圓心重合，且制備時間較短，能夠避免水分過多流失而影響試驗數據精確度的對顆粒狀原土樣進行制樣的方法，其特征在于：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；