一种分级加载的三轴试样的制样设备制造技术

本发明专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种分级加载的三轴试样的制样设备，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后，所述施压机构能配合承样机构对水泥土进行施压得到母体试样，母体试样放入三轴承膜筒后通过切割机构切割成标准试样，承样机构包括承样筒、持水筒，承样筒筒壁上开设有承样筒孔，持水筒套设在承样筒外。以解决现有的高含水率水泥土三轴试样制作困难、对现场的真实受力情况模拟程度不高等问题。

A Sampling Equipment for Three-Axis Specimens with Graded Loading

【技术实现步骤摘要】
一种分级加载的三轴试样的制样设备
本专利技术涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种分级加载的三轴试样的制样设备。
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。因软土含水量高、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面临的问题。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。在工程之初需对高含水率的水泥土进行三轴压缩试验，测量其力学性质，为建筑的设计和施工提供参考。而在将高含水率水泥土制成三轴试样时，由于其呈流塑态，导致传统的三瓣膜制样法难以完成制样。目前科研人员对此进行的创新主要集中在常规水泥土三轴试样的制作上，如：一种水泥土三轴试验的制样器(申请号：CN201620197498.X)通过底座、可开合的试样筒和夹具组成。先通过夹具密闭试样筒，完成制样，然后松开夹具，打开试样筒从而将制成的试样取出。整个结构简单、精巧，能高效的完成常规水泥土三轴试样的制作，但不能完成高含水率的水泥土三轴试样的制作。面对越来越多的软土地基情况，面对传统三瓣膜法难以完成高含水率水泥土三轴试样制作的问题，面对三瓣膜法不能准确的还原出试样在现场真实受力情况的现状，我们需要一种能通过分级加载的制样过程，来模拟水泥土在工地现场的受力情况，使试验结果与现场情况更加符合。因此，本专利技术人对此做进一步研究，研发出一种分级加载的三轴试样的制样设备来满足试验需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分级加载的三轴试样的制样设备，以解决现有的高含水率水泥土三轴试样制作困难、对现场的真实受力情况模拟程度不高等问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种分级加载的三轴试样的制样设备，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标准试样，承样机构包括承样筒、持水筒，承样筒筒壁上开设有承样筒孔，持水筒套设在承样筒外。持水筒只能过水，不能过土样，可以保证在压缩过程中，土样不会被压出承样筒外；持水层内有水，能起到湿润和保湿的效果，保证承样筒内的水是被压缩出的，而不是挥发掉的；不需要通过旋转排除，是通过施压结构施压挤出水份。进一步，所述持水筒主体为内直径50mm、外直径59mm的持水层，液体在持水层内部通过，持水层外侧包裹内直径59mm、厚度1mm的不透水膜，确保液体只能在持水层内流动；位于持水层底端设置有四组U型槽组成的水流槽，水流槽的底端开设有出水口。持水筒能将水泥土中被挤压出的水收集起来，并通过出水口排出承样机构。进一步，所述施压机构包括承重板、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，承重板为直径150mm、厚度15mm的圆盘，传力轴为直径20mm、高200mm的圆柱体；施压固定盖为内直径49.5mm、外直径60mm的圆盖，圆盖顶面中心处有一个直径为22mm的传力轴孔，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，支撑机构包括支撑底座、旋钮底座和排水口，支撑底座为长方体，四个角上设有圆弧形支撑脚，旋钮底座为圆柱体凹槽、其位于支撑底座上表面中心处，旋钮底座侧面有两个圆弧形卡齿与受压圆盘上的旋钮匹配，使受压圆盘固定在支撑底座上，排水口贯穿支撑底座，排水口与出水口匹配。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，还包括收集废液的废液缸，废液缸收集从排水口排出的液体。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通过承样筒和持水筒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工地现场的实际情况。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的平衡，不会产生负压。⑷施压圆盘上的水气流动孔可以透水透气，保证在制样过程中不会产生负压。⑸受压圆盘上的排水槽和泄水孔可以透水、透气，将施压过程中产生的水和气体排入废液缸中。⑹受压圆盘上的旋钮与支撑底座上的旋钮底座的结合使受压圆盘可以简单、方便的固定在支撑底座上，保证制样过程的稳定。⑺持水筒内部为透水材料、外侧为不透水材料、底部为U型槽组成的水流槽，这些组成使持水筒能收集从承样筒中渗出的液体，并将这些液体排入废液缸中。⑻切割机构和三轴承膜筒的结合能精确将水泥土母体试样切割成直径39.1mm、高80mm的三轴试样，同时能避免在切割过程中对试样产生过大的扰动。⑼注土器在注土的过程中将新注入的水泥土从已注入的水泥土中注入，减少试样中气泡的产生。⑽整个结构简单、精巧、性价比高，能够大规模生产。附图说明图1是本专利技术装置的整体示意图；图2是本专利技术切割机构的示意图；图3是本专利技术注土器的示意图；图4是本专利技术三轴承膜筒的示意图；图5是本专利技术洗耳球的示意图；图6是本专利技术施压固定盖的示意图；图7是本专利技术施压圆盘的示意图；图8是本专利技术受压圆盘的示意图；图9是本专利技术承样筒的示意图；图10是本专利技术持水筒的示意图；图11是本专利技术支撑机构的示意图；图12是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分级加载的三轴试样的制样设备，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标准试样，承样机构包括承样筒、持水筒，承样筒筒壁上开设有承样筒孔，持水筒套设在承样筒外。

【技术特征摘要】
1.一种分级加载的三轴试样的制样设备，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标准试样，承样机构包括承样筒、持水筒，承样筒筒壁上开设有承样筒孔，持水筒套设在承样筒外。2.根据权利要求1所述的一种分级加载的三轴试样的制样设备，其特征在于：所述持水筒主体为内直径50mm、外直径59mm的持水层，液体在持水层内部通过，持水层外侧包裹内直径59mm、厚度1mm的不透水膜，确保液体只能在持水层内流动；位于持水层底端设置有四组U型槽组成的水流槽，水流槽的底端开设有出水口。3.根据权利要求1所述的一种分级加载的三轴试样的制样设备，其特征在于：所述施压机构包括承重板、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，承重板为直径150mm、厚度15mm的圆盘，传力轴为直径20mm、高200mm的圆柱体；施压固定盖为内直径49.5mm、外直径60mm的圆盖，圆盖顶面中心处有一个直径为22mm的传力轴孔，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，李娜，安栋梁，姜屏，朱亚兰，吕绍伟，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33