一种原状土三轴压缩试样制样装置及制样方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原状土三轴压缩试样制样装置及制样方法，其中，一种原状土三轴压缩试样制样装置包括：固定架；切土刀，用于从土样上切割出圆柱状的试样，切土刀呈两端敞口的筒状，切土刀包括至少两个弧形板，弧形板可拆卸组装成切土刀，并可在试样切割成型后拆除，以使试样取出，切土刀的两端设有安装部和刀刃部，安装部安装于固定架上；土样抬升装置，对应刀刃部设置，用于抬升土样朝着刀刃部的方向直线移动，以使切土刀切割土样。本发明专利技术能通过驱动土样直线靠近切土刀，使得切土刀能相对于土样做直线式运动从土样中切割出用于常规三轴试验的试样，操作更简单，制作效率更高。而且通过切土刀的内腔直径能精准限定出试样的直径尺寸。尺寸。尺寸。

【技术实现步骤摘要】
一种原状土三轴压缩试样制样装置及制样方法


[0001]本专利技术涉及土工试验
，特别是一种原状土三轴压缩试样制样装置及制样方法。

技术介绍

[0002]原状土常规三轴压缩试样应力
‑
应变关系曲线测量是研究土的力学特性，获取土的强度指标的最常用方法之一。试样的有效制备是基于上述常规三轴压缩试验准确获取土的力学特性的关键。试样形状不规则或实际尺寸偏离于预期值均可能影响试验结果。特别是原状土试样，其不仅要满足土工试验规范的相关制样要求，而且制样过程中扰动程度应尽可能的小。
[0003]根据土工试验规范(GBT50123
‑
2019)，基于常规三轴试验的原状土试样为圆柱体形状，几何尺寸为：底面直径等于39.1mm、61.8mm或101.0mm，高度是底面直径的2.0～2.5倍。为了获取上述规格的原状土试样，土工试验规范给出了相应制样装置及其操作方法。其中，制样装置主要包括顶板、位于顶板下方的底板以及连接顶板和底板的支撑柱，底板面向顶面的一侧设有基座，基座面向顶板的侧面上设有定位槽，用于土样端部放入来定位土样。操作方法上，一般将土样定位于基座上，然后采用钢丝锯或削土刀手动切割土样，获得所需尺寸的试样。需要指出，基于上述制样装置切割试样时，需要不断手动调整试样在基座上的方位，即边旋转边切削试样。从实际操作看，这种试样制作方法存在效率偏低和尺寸不精准的问题。因此，需要提出一种新型的原状土常规三轴压缩试样制样装置及制样方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]基于此，针对现有的技术问题，本专利技术提供一种原状土三轴压缩试样制样装置及制样方法，其操作更简单，制作效率高，且制作精度高。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种原状土三轴压缩试样制样装置，包括：
[0007]固定架；
[0008]切土刀，用于从土样上切割出圆柱状的试样，所述切土刀呈两端敞口的筒状，所述切土刀包括至少两个弧形板，所述弧形板可拆卸组装成所述切土刀，并可在试样切割成型后拆除，以使试样取出，所述切土刀的两端设有安装部和刀刃部，所述安装部安装于所述固定架上；
[0009]土样抬升装置，对应所述刀刃部设置，用于抬升土样朝着所述刀刃部的方向直线移动，以使所述切土刀切割土样。
[0010]本专利技术的一种原状土三轴压缩试样制样装置有益效果为：通过设置筒状的中空切土刀以及能驱动土样朝着切土刀方向移动的土样抬升装置，再设置切土刀由至少两个弧形板可拆卸组装而成，能实现直线式移动土样，便可使得切土刀能相对于土样直线式运动在
土样上切割出指定直径尺寸的圆柱状试样，在切土刀切割完毕后，拆开切土刀将试样取出，再通过金属丝切削试样的两端，便可得到预定长度尺寸的用于常规三轴试验的最终试样。相对于传统的边旋转边切割得到指定直径尺寸的圆柱状试样的方式，本专利技术通过直线式移动土样实现筒状的切土刀从土样上切割出指定直径尺寸的试样，操作非常简单，制作效率更高，而且通过筒状的切土刀的内腔限定出试样的直径尺寸，得到的试样尺寸更精确。
[0011]在其中一实施例中，所述固定架包括顶板、底板以及连接所述顶板和所述底板的至少两根支撑柱；所述切土刀和所述土样抬升装置分别安装于所述顶板和所述底板上，并位于所述顶板和所述底板之间。该固定架的结构设置简单，易于制作。
[0012]在其中一实施例中，所述顶板面向所述土样抬升装置的一侧设有至少两个用于安装所述切土刀的环形壁，所述环形壁均同圆心设置，且朝着所述环形壁的半径方向间隔设置，各所述环形壁的内壁上设有内螺纹；所述切土刀的所述安装部伸入至相对应的所述环形壁内，并与相对应的所述环形壁的内螺纹配合。通过设置用于安装切土刀的环形壁数量为至少两个，且环形壁的尺寸均不一致，可以实现至少两个不同规格的切土刀的选择性安装，进而使得本专利技术的原状土三轴压缩试样制样装置能实现至少两种不同直径尺寸试样的切割成型。
[0013]在其中一实施例中，直径最小的所述环形壁所圈的所述顶板部位上布设有气孔。通过在直径最小的环形壁所圈的顶板部位上布设气孔，可以达到释放气体，削除切削过程中产生的气压差，减小切土刀内腔内的气体对切削产生的阻力。
[0014]在其中一实施例中，所述切土刀采用透明材料制成。可通过设置切土刀采用透明材料制作，便于实现观察土样进入至切土刀内的状态。
[0015]在其中一实施例中，所述土样抬升装置包括用于放置土样的基座以及安装于所述固定架上的抬升机构，所述抬升机构位于基座远离所述顶板的一侧。
[0016]在其中一实施例中，所述抬升机构包括两个连杆组件、螺杆以及驱动件，各所述连杆组件包括两个第一连杆、两个第二连杆及一滑块，各所述第一连杆的一端枢接基座，另一端枢接所述滑块，各所述第二连杆的一端枢接所述底板，另一端枢接所述滑块；所述螺杆螺纹连接两所述连杆组件的所述滑块，两所述滑块与所述螺杆配合的螺纹旋向相反；所述驱动件连接所述螺杆的一端。
[0017]一种原状土三轴压缩试样制样方法，基于如上所述的一种原状土三轴压缩试样制样装置，包括步骤：
[0018]组装与安装所述切土刀：将所需尺寸的所述弧形板组装成所需尺寸的所述切土刀，并将所述切土刀安装于固定架上；
[0019]装配与调试所述土样抬升装置：将所述土样抬升装置安装于固定架上，并在安装好后，调试所述土样抬升装置；
[0020]预处理和安放土样：提供待切土样，预切削所述土样至所述土样抬升装置容许放置的尺寸，形成预处理土样，将预处理土样放置于土样所述抬升装置上；
[0021]切削预处理土样：驱动所述土样抬升装置抬升土样，使所述切土刀切入至所述土样内，在所述切土刀进入至所述土样的过程中，削去没过所述切土刀外壁的所述土样部分，当所述切土刀进入所述土样至指定深度后，停止切削，拆开所述切土刀，得到所需直径尺寸的初成型试样；
[0022]初成型试样后处理：削除初成型试样的两端，得到预设长度的最终试样。
[0023]本专利技术的一种原状土三轴压缩试样制样方法有益效果为：通过土样抬升装置直线式驱动土样靠近筒状的切土刀，能够实现切土刀直线式从土样中切割出用于常规三轴试验的试样，并能通过切土刀的内腔直径精准限定出试样的横截面尺寸，不仅操作简单，制作效率高，且试样制作精度也高。
[0024]在其中一实施例中，在步骤所述装配与调试土样抬升装置之前，步骤所述切削预处理土样之后，还包括步骤：计算所述土样抬升装置能抬升的最大高度；
[0025]在所述第一连杆长度等于所述第二连杆长度的基础上，步骤所述计算土样抬升装置能抬升的高度，通过如下公式计算出所述土样抬升装置的最大高度：
[0026][0027]其中，L为第一连杆(或第二连杆)的长度，b为相邻的两个第一连杆(或第二连杆)远离滑块的一端之间的水平距离，a为滑块的长度，h0为土样抬升装置的初始高度位置。
[0028]在其中一实施例中，所述驱动件为摇动手柄；所述弧形板之间通过榫接的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原状土三轴压缩试样制样装置，其特征在于，包括：固定架；切土刀，用于从土样上切割出圆柱状的试样，所述切土刀呈两端敞口的筒状，所述切土刀包括至少两个弧形板，所述弧形板可拆卸组装成所述切土刀，并可在试样切割成型后拆除，以使试样取出，所述切土刀的两端设有安装部和刀刃部，所述安装部安装于所述固定架上；土样抬升装置，对应所述刀刃部设置，用于抬升土样朝着所述刀刃部的方向直线移动，以使所述切土刀切割土样。2.根据权利要求1所述的一种原状土三轴压缩试样制样装置，其特征在于，所述固定架包括顶板、底板以及连接所述顶板和所述底板的至少两根支撑柱；所述切土刀和所述土样抬升装置分别安装于所述顶板和所述底板上，并位于所述顶板和所述底板之间。3.根据权利要求2所述的一种原状土三轴压缩试样制样装置，其特征在于，所述顶板面向所述土样抬升装置的一侧设有至少两个用于安装所述切土刀的环形壁，所述环形壁均同圆心设置，且朝着所述环形壁的半径方向间隔设置，各所述环形壁的内壁上设有内螺纹；所述切土刀的所述安装部伸入至相对应的所述环形壁内，并与相对应的所述环形壁的内螺纹配合。4.根据权利要求3所述的一种原状土三轴压缩试样制样装置，其特征在于，直径最小的所述环形壁所圈的所述顶板部位上布设有气孔。5.根据权利要求2所述的一种原状土三轴压缩试样制样装置，其特征在于，所述切土刀采用透明材料制成。6.根据权利要求2所述的一种原状土三轴压缩试样制样装置，其特征在于，所述土样抬升装置包括用于放置土样的基座以及安装于所述固定架上的抬升机构，所述抬升机构位于基座远离所述顶板的一侧。7.根据权利要求6所述的一种原状土三轴压缩试样制样装置，其特征在于，所述抬升机构包括两个连杆组件、螺杆以及驱动件，各所述连杆组件包括两个第一连杆、两个第二连杆及一滑块，各所述第一连杆的一端枢接基座，另一端枢接所述滑块，各所述第二连杆的一端枢接所述底板，另一端枢接所述滑块；所述螺杆螺纹连接两所述连杆组件的所述滑块，两所述滑块与所述螺杆配合的螺纹旋向相反；所述驱动件连接所述螺杆的一端。8.一种原状土三轴压缩试样制样方法，基于权利要求7所述的一种原状土三轴压缩试样...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡成宝，禹军业，苏淑铭，李冰，范晓真，尹鑫晟，薛惠心，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：