一种并联式分级加载的三轴试样制样器制造技术

本发明专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种并联式分级加载的三轴试样制样器包括施压机构、承样机构、支撑机构、切割机构、三轴承膜筒，所述支撑机构包括支撑顶板、支撑柱、支撑底板、承样筒支撑孔、旋钮底座和泄水孔，支撑顶板通过支撑柱与支撑底板固接成一个整体；承样筒支撑孔共四个，均布在支撑顶板上；旋钮底座均布在支撑底板上；所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中；所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压同时得到四个母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成四个标准三轴试样。以解决现有的高含水率水泥土三轴试样每次只能制成单个试样、制成的试样个体之间差异太大等问题。

A Parallel Three-Axis Sample Maker with Graded Loading

【技术实现步骤摘要】
一种并联式分级加载的三轴试样制样器
本专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种并联式分级加载的三轴试样制样器。
技术介绍
沿海地区是我国经济发达区，随着沿海地区建筑地基面积的不断扩大，越来越多的建筑物需要修建在软土地基上。软土因其含水量高、承载力差等特点，使得软土地区难以建造大型建筑物，软土地基的处理成为建筑行业必须解决的问题，在加固软土地基的方法中，水泥土因其造价低、实用性强、对环境污染小和施工速度快等特点被大量应用。为了验证水泥土加固方法的可靠性，在工程设计之前就需对其进行三轴压缩试验，测量其力学性质。以软土为主要原料的水泥土因含水量较大，常呈流塑态，导致难以用传统的三瓣膜法来制成三轴试样。同时，由于在对同一材料进行三轴压缩试验时，需要4个试样分别在不同的围压力下进行实验，才能得到该材料的抗剪强度包络线。而传统的三瓣膜法一次只能制成一个试样，在制样过程中，同一材料的不同批次试样之间存在较大差异，并且与材料在现场的真实受力情况不同，最终影响试验结果的准确性。目前科研人员实现试样同一性的方法主要以控制密度为主，例如：可控密度式土工三轴制样器(申请号：CN201410476408.6)，先计算出湿土质量，将其放入制样筒中，通过下部千斤顶进行施压，将制样筒中的湿土压缩至固定体积，从而实现三轴试样的同一性。这种方案可以在一定程度上减少三轴试样之间的个体差异，但没有考虑到分层制样时刮毛的影响，导致三轴试样之间还会存在一定的差异，并且这种制样方法，不能完成高含水率的水泥土三轴试样制作。面对越来越多的软土地基情况，面对传统三瓣膜法难以同时制成4个个体差异很小的三轴试样的现实，面对三瓣膜法不能准确的还原出现场真实受力情况的现状，我们迫切需要一种并联式分级加载的三轴试样制样设备。用该制样设备可以进行流塑态水泥土三轴试样的制作，可以一次制成4个个体差异很小的三轴试样，并能较准确的还原出水泥土在现场的真实受力情况，使得试验结果更加精确。因此，本专利技术人对此做进一步研究，研发出一种并联式分级加载的三轴试样制样器，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种并联式分级加载的三轴试样制样器，以解决现有的高含水率水泥土三轴试样制作困难、每次只能制成单个试样、制成的试样个体之间差异太大和不能准确的反应水泥土在现场的真实受力情况等问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种并联式分级加载的三轴试样制样器，包括施压机构、承样机构、支撑机构、切割机构、三轴承膜筒，所述支撑机构包括支撑顶板、支撑柱、支撑底板、承样筒支撑孔、旋钮底座和泄水孔，支撑顶板通过支撑柱与支撑底板固接成一个整体；承样筒支撑孔共四个，均布在支撑顶板上；旋钮底座为带两个弧形卡环的空心圆柱体，共四个，均布在支撑底板上；泄水孔共四组，均布在每个旋钮底座周围；所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中，所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压同时得到母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成四个标准三轴试样，承样机构包括承样筒，承样筒筒壁上开设有承样筒孔，承样筒内壁设置有半透膜。进一步，所述施压机构共四组，每组包括承重板、传力轴、施压固定盖、施压圆盘、受压圆盘，承重板和施压圆盘设置在传力轴两端，施压固定盖设置在传力轴上，受压圆盘用于承接承样筒内的水泥土；其中，承重板为圆盘，传力轴为圆柱体；施压固定盖为圆盖，圆盖顶面中心处设有传力轴孔，传力轴孔两侧有两个对称分布的孔洞，分别为注水孔和气压平衡孔；施压圆盘中心与传力轴固接，施压圆盘均布若干个水气平衡孔；受压圆盘主体为受压圆柱体，受压圆柱体顶面开设有十字形凹槽，受压圆柱体侧面开设有四条条形凹槽，十字形凹槽和条形凹槽一起组成排水槽；受压圆柱体外侧为承样筒卡环，承样筒卡环底端与受压圆柱体底端通过底座圆环固接在一起组成卡槽，受压圆柱体底部固接有旋钮；在底座圆环上均布有4个泄水孔。承重板上放置不同重量的砝码，为整个装置提供竖向压力，施压固定盖用于确保传力轴始终处于竖直方向；注水孔可以在分级加载过程中进行注水，使得水泥土始终处于饱和状态，气压平衡孔可以确保承样筒和外界环境之间气压平衡，不会产生负压；施压圆盘的水气平衡孔，用于透水透气，使得被施压圆盘分隔成的上下两部水气平衡；排水槽能将受压圆盘顶端的水排出；卡槽将承样筒和持水筒一起卡在受压圆盘上，泄水孔将存积下来的多余的水排至承样筒外。进一步，所述支撑顶板为长800mm、宽200mm、厚15mm的长方体板；所述支撑柱为直径15mm、高120mm的圆柱体；所述支撑底板为长800mm、宽200mm、厚15mm的长方体板，所述承样筒支撑孔为内直径49.1mm、高15mm的空心圆柱体，共四个，均布在支撑顶板上表面的中线上；每两个承样筒支撑孔的圆心间距为200mm，两侧的承样筒支撑孔的圆心距离支撑顶板边缘处距离为100mm；所述旋钮底座为内直径25mm、高15mm、带两个弧形卡环的空心圆柱体，共四个，均布在支撑底板上，每两个旋钮底座的圆心间距为200mm，两侧的旋钮底座的圆心距离支撑底板边缘处距离为100mm，所述的泄水孔为直径5mm、高15mm的圆柱体孔洞，每个旋钮底座周围围绕10个，第一圈均匀分布4个，与受压圆盘上的排水槽位置匹配，第二圈均匀分布6个，与承样筒上的承样筒孔位置匹配，通过旋转受压圆盘使排水槽与泄水孔的第一圈圆柱体孔洞位置匹配，将承样筒内的多余液体排入集液机构中；通过旋转承样筒使承样筒上的承样筒孔与第二圈圆柱体孔洞匹配，将被挤压出承样筒外的液体并排入集液机构中。进一步，所述集液机构包括水槽和支撑底板卡槽，所述水槽为内长800mm、内宽200mm、高150mm的空心长方体，所述支撑底板卡槽为宽15mm、厚2mm，固接在水槽41内部一圈，距上边缘15mm处的长条，与水槽形成L形槽，用于固定支撑底板。进一步，切割机构包括切割钢丝骨架、切割钢丝、切割钢丝把手，所述切割钢丝骨架由2根长100mm、间距65mm，相互平行的圆柱体和一根长65mm、宽、高均5mm的长方体固接而成，所述切割钢丝为固接在切割钢丝骨架上为长65mm、直径0.1mm、间距80mm的2根钢丝；所述的切割钢丝把手固接在切割钢丝骨架上。进一步，所述的注土器由针头、针管和活塞组成，针管为一端开口一端闭合的空心圆柱，其上分布有刻度尺，针头与封闭的一端固接，并内部相通，活塞为橡皮圆柱体，一端与针管封闭端接触，另一端固接有圆柱体胶棒。进一步，所述三轴承膜筒包括承膜筒、排气管，承膜筒为内直径39.1mm、高80mm的空心圆柱体；排气管设置在三轴承膜筒中间处。进一步，还包括洗耳球，洗耳球由吸球和吸嘴组成，吸嘴与排气管匹配，能将排气管中的气体吸出。采用上述方案后，本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：⑴.通过承样筒和半透膜的结合突破了传统制样器的束缚，可以完成高含水率的水泥土三轴试样的制作。⑵.承重板上分级放置砝码，能为试样提供逐级增加的竖向压力，使实验室制成的水泥土试样更加符合现场工地的实际情况。⑶.施压固定盖上的传力轴孔可以使传力轴始终处于竖直状态，从而保证试样在制作过程中只受竖向力的作用。注水孔使水泥土在受压过程中始终处于饱和状态。气压平衡孔能保证在制样过程中承样筒和外界环境之间气压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联式分级加载的三轴试样制样器，其特征在于：包括施压机构、承样机构、支撑机构、切割机构、三轴承膜筒，所述支撑机构包括支撑顶板、支撑柱、支撑底板、承样筒支撑孔、旋钮底座和泄水孔，支撑顶板通过支撑柱与支撑底板固接成一个整体；承样筒支撑孔共四个，均布在支撑顶板上；旋钮底座为带两个弧形卡环的空心圆柱体，共四个，均布在支撑底板上；泄水孔共四组，均布在每个旋钮底座周围；所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中；所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压同时得到四个母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成四个标准三轴试样，承样机构包括承样筒，承样筒筒壁上开设有承样筒孔，承样筒内壁设置有半透膜。

【技术特征摘要】
1.一种并联式分级加载的三轴试样制样器，其特征在于：包括施压机构、承样机构、支撑机构、切割机构、三轴承膜筒，所述支撑机构包括支撑顶板、支撑柱、支撑底板、承样筒支撑孔、旋钮底座和泄水孔，支撑顶板通过支撑柱与支撑底板固接成一个整体；承样筒支撑孔共四个，均布在支撑顶板上；旋钮底座为带两个弧形卡环的空心圆柱体，共四个，均布在支撑底板上；泄水孔共四组，均布在每个旋钮底座周围；所述承样机构安装于支撑机构上，通过注土器将水泥土注入承样机构中；所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压同时得到四个母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成四个标准三轴试样，承样机构包括承样筒，承样筒筒壁上开设有承样筒孔，承样筒内壁设置有半透膜。2.根据权利要求1所述的一种并联式分级加载的三轴试样制样器，其特征在于：所述施压机构共四组，每组包括承重板、传力轴、施压固定盖、施压圆盘、受压圆盘，承重板和施压圆盘设置在传力轴两端，施压固定盖设置在传力轴上，受压圆盘用于承接承样筒内的水泥土；其中，承重板为圆盘，传力轴为圆柱体；施压固定盖为圆盖，圆盖顶面中心处设有传力轴孔，传力轴孔两侧有两个对称分布的孔洞，分别为注水孔和气压平衡孔；施压圆盘中心与传力轴固接，施压圆盘均布若干个水气平衡孔；受压圆盘主体为受压圆柱体，受压圆柱体顶面开设有十字形凹槽，受压圆柱体侧面开设有四条条形凹槽，十字形凹槽和条形凹槽一起组成排水槽；受压圆柱体外侧为承样筒卡环，承样筒卡环底端与受压圆柱体底端通过底座圆环固接在一起组成卡槽，受压圆柱体底部固接有旋钮；在底座圆环上均布有4个泄水孔。3.根据权利要求1所述的一种并联式分级加载的三轴试样制样器，其特征在于：所述支撑顶板为长800mm、宽200mm、厚15mm的长方体板；所述支撑柱为直径15mm、高120mm的圆柱体；所述支撑底板为长800mm、宽200mm、厚15mm的长方体板，所述承样筒支撑孔为内直径49.1mm、高15mm的空心圆柱体，共四个，均布在支撑顶板上表面的中线上；每两个承样筒支撑孔的圆心间距为200mm，两侧的承样筒支撑孔的圆心距离支撑顶板边缘处距离为100mm；所述旋钮底座为内...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚凯，王伟，潘玉涛，李娜，钱彪，戴杭亮，陈伟宏，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，同创工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33