本发明专利技术提供一种用于加锚直剪试验的土样制备装置及方法，涉及土工试验领域，针对目前土样制备设备难以制备带有加固结构的土样的问题，通过设计相匹配的护套和环刀容纳土体并在压力作用下制备土样，并能够在挤压过程中置入加固结构共同形成用于加锚直剪试验的试件，同步成型土样及置入加固结构，避免土样成型后再插入加固结构导致的土样形变或损伤问题，满足加锚直剪试验的需求，保证试验精度。保证试验精度。保证试验精度。
【技术实现步骤摘要】
一种用于加锚直剪试验的土样制备装置及方法
[0001]本专利技术涉及土工试验领域，具体涉及一种用于加锚直剪试验的土样制备装置及方法。
技术介绍
[0002]抗剪强度指标(粘聚力和内摩擦角)是土体至关重要的力学参数之一，且是工程稳定性计算当中必不可少的参数。土体的含水率和孔隙比能够较大程度地影响土体的抗剪强度指标，其中含水率表征的是土样的含水程度，孔隙比表征的是土样的密实程度。含水率比较容易控制，但若要精确地控制土样的孔隙比，需精确地控制土样的压实体积。
[0003]对于边坡加固和基坑支护等工程，土钉和锚杆能够在一定程度上改善土体的性质，基于加锚土的力学性质尤其是抗剪强度指标对于防治边坡和基坑失稳破坏等工程灾害具有良好的指导意义；但目前通过现场试验研究加锚土的力学性质受周围环境条件限制较大，且土体参数改变比较困难，难以对于确定的土体进行多参数的研究。中国专利(公开号：CN216791799U)中公开了一种重塑土静态压实制样器，将土样压入环刀中并进行脱模，获取满足试验需求的土样；但其并不能满足制备加锚土试样的需求，在获取土样置入锚杆等加固结构过程中，会导致土样产生裂隙导致土样损坏，或引起土样的变形，难以适配后续的试验设备，导致试验难以进行以及影响试验数据。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于加锚直剪试验的土样制备装置及方法，通过设计相匹配的护套和环刀容纳土体并在压力作用下制备土样，并能够在挤压过程中置入加固结构共同形成用于加锚直剪试验的试件，同步成型土样及置入加固结构，避免土样成型后再插入加固结构导致的土样形变或损伤问题，满足加锚直剪试验的需求，保证试验精度。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种用于加锚直剪试验的土样制备装置，采用以下方案：
[0006]包括：
[0007]框架组件，包括工作台、上顶板和伸缩件，伸缩件的输出端驱动工作台移动以改变工作台与上顶板之间的间距；
[0008]模具组件，布设于工作台与上顶板之间，包括同轴布置的护套、加固结构、环刀和承压柱体，承压柱体内设有供承压柱体一端探入的中心孔，加固结构与中心孔滑动配合，环刀同轴布置在中心孔内；
[0009]中心孔内填充土体后，承压柱体受框架组件的压力作用带动加固结构部分插入环刀内并同步挤压土体至环刀内。
[0010]进一步的，所述中心孔为阶梯孔，环刀外壁贴合阶梯孔的大直径段内壁，环刀一端抵接阶梯孔的轴肩，另一端与护套端面平齐，环刀的内壁与阶梯孔的小直径段对接形成连
续的压实通道。
[0011]进一步的，所述加固结构包括安装板和若干根螺杆，螺杆一端连接于固定板，安装板与阶梯轴的小直径段滑动配合，螺杆能够插入环刀内圈的土体内。
[0012]进一步的，所述工作台上设有承载护套和环刀的垫板，垫板封堵中心孔一端开口和环刀一端的开口，承压柱体配合于护套远离垫板一端的开口。
[0013]进一步的，所述承压柱体包括滑动配合中心孔的承压部和用于接触上顶板的抵接部，抵接部的直径大于承压部的直径，对承压部相对于中心孔的移动进行限位。
[0014]进一步的，所述框架组件还包括下底板，下底板通过多根平行布置的竖杆连接上顶板，工作台通过边沿预设的滑孔与竖杆滑动配合，伸缩件位于下底板与工作台之间。
[0015]进一步的，所述上顶板、工作台和下底板同轴布置，工作台与上顶板之间的竖杆外套设有弹簧，弹簧一端抵接工作台，另一端抵接上顶板，伸缩件和弹簧共同作用于工作台。
[0016]进一步的，所述加固结构采用锚杆缩尺模型，加固结构插入环刀内的部分依据所建立土样内的加固件进行配置。
[0017]本专利技术的第二目的是提供一种工作方法，利用如第一目的所述的用于加锚直剪试验的土样制备装置，包括：
[0018]以环刀容积为土样的目标体积，结合目标参数计算所需材料量并配置加固结构；
[0019]模具组件放置于工作台，向护套中心孔内投放材料，安装加固结构和承压柱体；
[0020]伸缩件动作推动工作台移动，以使承压柱体挤压中心孔内的材料，并推动加固结构部分插入环刀内；
[0021]待土体完全压入环刀、加固结构所需部分插入环刀内的土体后，恢复伸缩件位置，并从护套中将土样、环刀和加固结构共同取下，得到直剪试验所需的试样。
[0022]进一步的，材料经过充分混合后投入中心孔内，在对材料进行整平后平稳施加挤压作用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0024](1)针对目前土样制备设备难以制备带有加固结构的土样的问题，通过设计相匹配的护套和环刀容纳土体并在压力作用下制备土样，并能够在挤压过程中置入加固结构共同形成用于加锚直剪试验的试件，同步成型土样及置入加固结构，避免土样成型后再插入加固结构导致的土样形变或损伤问题，满足加锚直剪试验的需求，保证试验精度。
[0025](2)弹簧的内径大于竖杆的直径，能够时工作台保持所需的水平姿态，避免工作台在沿竖杆移动过程中产生的倾斜偏移问题；利用弹簧作用于工作台，能够对工作台沿竖杆的移动速率进行控制，减少工作台位置的突变，保证压实效果。
[0026](3)通过特制的护套结合环刀作为模具，精确地控制土样的孔隙比，大大提高试验效率和试验结果的准确度，通过换刀内壁与阶梯孔小直径段内壁等直径布置，能够保证在环刀嵌入后，于护套内形成连续的压实通道，避免环刀嵌入位置产生障碍结构，提高土体压实过程中的平顺性。
[0027](4)承压部的轴向长度与安装板沿轴向的厚度之和等于护套内阶梯孔的小直径段轴向长度，在对土体完成压实后，承压部的端部贴合安装板，安装板连接螺杆的端面与阶梯孔的轴肩位置平齐，从而将土体完全挤压至换刀内，能够使土样最终压实体积与换刀的容积一致，提高土样的制备精度。
附图说明
[0028]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0029]图1为本专利技术实施例1和2中用于加锚直剪试验的土样制备装置的示意图。
[0030]图2为本专利技术实施例1和2中用于加锚直剪试验的土样制备装置的正视图。
[0031]图3为本专利技术实施例1和2中上顶板、下底板和工作台配合竖杆的结构示意图。
[0032]图4为本专利技术实施例1和2中模具组件的结构示意图。
[0033]图5是本专利技术实施例1和2中安装板的结构示意图。
[0034]图6是本专利技术实施例1和2中安装板上设置单一螺杆的示意图。
[0035]图7是本专利技术实施例1和2中安装板上设置两根螺杆的示意图。
[0036]图8是本专利技术实施例1和2中安装板上设置多根螺杆的示意图。
[0037]其中，1
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竖杆，2
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上顶板，3
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工作台，4
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下底板，5
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千斤顶，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于加锚直剪试验的土样制备装置，其特征在于，包括：框架组件，包括工作台、上顶板和伸缩件，伸缩件的输出端驱动工作台移动以改变工作台与上顶板之间的间距；模具组件，布设于工作台与上顶板之间，包括同轴布置的护套、加固结构、环刀和承压柱体，承压柱体内设有供承压柱体一端探入的中心孔，加固结构与中心孔滑动配合，环刀同轴布置在中心孔内；中心孔内填充土体后，承压柱体受框架组件的压力作用带动加固结构部分插入环刀内并同步挤压土体至环刀内。2.如权利要求1所述的用于加锚直剪试验的土样制备装置，其特征在于，所述中心孔为阶梯孔，环刀外壁贴合阶梯孔的大直径段内壁，环刀一端抵接阶梯孔的轴肩，另一端与护套端面平齐，环刀的内壁与阶梯孔的小直径段对接形成连续的压实通道。3.如权利要求2所述的用于加锚直剪试验的土样制备装置，其特征在于，所述加固结构包括安装板和若干根螺杆，螺杆一端连接于固定板，安装板与阶梯轴的小直径段滑动配合，螺杆能够插入环刀内圈的土体内。4.如权利要求1所述的用于加锚直剪试验的土样制备装置，其特征在于，所述工作台上设有承载护套和环刀的垫板，垫板封堵中心孔一端开口和环刀一端的开口，承压柱体配合于护套远离垫板一端的开口。5.如权利要求4所述的用于加锚直剪试验的土样制备装置，其特征在于，所述承压柱体包括滑动配合中心孔的承压部和用于接触上顶板的抵接部，抵接部的直径大于承压部的直径，对承压部相对于中心孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，张小富，尚洪涛，谭建，任宗福，曹渤，
申请(专利权)人：济南能源工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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