[實用新型]一種傾斜砂土空心圓柱試樣制備裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820071990.1
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN207816672U
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董彤;孔亮;馬云;王興
• 申請（專利權(quán)）人: 董彤
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本實用新型屬于土工試驗領(lǐng)域，涉及一種傾斜砂土空心圓柱試樣制備裝置，包括試樣成模模塊、試樣自動拋灑模塊以及動力模塊；所述試樣成模模塊由呈“圓柱形”的內(nèi)成模筒、與該內(nèi)成模筒同心嵌套設(shè)置且呈“圓柱形”的外成模筒、以及用于安裝內(nèi)成模筒和外成模筒的底板構(gòu)成，內(nèi)成模筒與外成模筒之間形成呈“空心圓柱形”的空腔；所述試樣自動拋灑模塊包括呈“漏斗形”的加料端以及與加料端相連且用于向空腔中落料的下料端，其軸線與空腔軸線重合設(shè)置；所述動力模塊，用于提供動力使試樣成模模塊和試樣自動拋灑模塊產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，與試樣成模模塊和/或試樣自動拋灑模塊相連；實現(xiàn)了對制備沉積面與試樣徑向存在夾角的砂土空心圓柱試樣的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于土工試驗領(lǐng)域，涉及一種傾斜砂土空心圓柱試樣制備裝置。

背景技術(shù)

空心圓柱扭剪儀是目前最先進的室內(nèi)試驗設(shè)備之一，空心圓柱扭剪儀可以獨立控制三個主應(yīng)力的大小以及繞中主應(yīng)力的方向轉(zhuǎn)動的角度，因而可以開展各向異性的試驗研究。但對空心圓柱試樣的制備是該技術(shù)發(fā)展的瓶頸，制備空心圓柱試樣的難度制約了空心圓柱扭剪儀的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用分層灌砂法制備砂土試樣；使用排水固結(jié)法與分層壓實法制備重塑黏土試樣。但傳統(tǒng)的分層灌砂法在制備試樣時，試樣原材料受重力作用自然下落，制備的試樣沉積面方向水平，與試樣的徑向平行，為橫觀各向同性試樣；而分層壓實法在制備試樣的過程中，采用擊錘從試樣上方施力，制備的試樣沉積面方向也為水平，與試樣的徑向平行，同樣是橫觀各向同性試樣。

但應(yīng)力矢量包括三個大小量和三個方向量，應(yīng)力大小與應(yīng)力方向的改變均可以導(dǎo)致材料表現(xiàn)出不同的力學(xué)性質(zhì)。從試樣角度考慮，現(xiàn)有的空心圓柱試樣制備方法只能制備沉積面水平的空心圓柱試樣，因此，試驗所研究的材料必須是橫觀各向同性材料。從應(yīng)力角度考慮，在試驗過程中，中主應(yīng)力方向始終與沉積面平行，空心圓柱扭剪儀只能實現(xiàn)對三個主應(yīng)力大小以及一個主應(yīng)力方向角的控制。

由于空心圓柱扭剪儀只能控制應(yīng)力繞試樣的徑向發(fā)生轉(zhuǎn)動，因此，需要限定中主應(yīng)力方向沿徑向且平行于沉積面方向。上述限定導(dǎo)致空心扭剪試驗只能考慮一個應(yīng)力方向角，只能研究一個維度的各向異性，無法完全模擬自然界中土體的受力狀態(tài)，在一定程度上制約了空心圓柱扭剪儀的使用。

因此，有必要設(shè)計一種專用的設(shè)備，用于制備沉積面與試樣徑向存在夾角的砂土空心圓柱試樣。從應(yīng)力角度考慮，試樣的應(yīng)力狀態(tài)依然由空心圓柱扭剪儀來控制，中主應(yīng)力依然沿徑向，依然可以繞中主應(yīng)力發(fā)生轉(zhuǎn)動，以研究一個維度的各向異性。從試樣角度考慮，通過對沉積面方向的控制，使得試樣的沉積面方向不再與徑向平行，而是存在一個特定的夾角，進而實現(xiàn)對第二個維度的控制。試樣沉積面與應(yīng)力矢量之間的位置關(guān)系需要由兩個方向角來表述，因此，該種試樣可以用于研究應(yīng)力的三個大小量以及兩個方向量對試樣的力學(xué)性質(zhì)的影響。

實用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種傾斜砂土空心圓柱試樣制備裝置，用于制備沉積面與試樣徑向存在夾角的砂土空心圓柱試樣。

為達到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種傾斜砂土空心圓柱試樣制備裝置，用于制備砂土空心圓柱試樣，包括：試樣成模模塊，用于徑向施力擠壓試樣，包括呈“圓柱形”的內(nèi)成模筒、與該內(nèi)成模筒同心嵌套設(shè)置且呈“圓柱形”的外成模筒、以及用于安裝內(nèi)成模筒和外成模筒的底板，所述內(nèi)成模筒與外成模筒與底板的同側(cè)固定連接，且內(nèi)成模筒與外成模筒之間形成呈“空心圓柱形”的空腔；試樣自動拋灑模塊，用于向空腔內(nèi)拋灑試樣原材料，設(shè)置在空腔遠(yuǎn)離底板的一側(cè)上，包括呈“漏斗形”的加料端以及與加料端相連且用于向空腔中落料的下料端，其軸線與空腔軸線重合設(shè)置；動力模塊，用于提供動力使試樣成模模塊和試樣自動拋灑模塊產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，與試樣成模模塊和/或試樣自動拋灑模塊相連。

可選地，所述動力模塊包括電機以及用于傳動的傳送帶，所述傳送帶連接電機以及底板外緣，電機啟動后，傳送帶帶動底板轉(zhuǎn)動，底板帶動內(nèi)成模筒與外成模筒同步轉(zhuǎn)動。