【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土力学和土工试验领域，具体涉及重塑土样的室内制备，提供了一种快速制备三轴试验、固结试验和空心圆柱扭剪试验试样的装置。
技术介绍
1、三轴试验用于测量土样在围压和轴压下的变形和破坏特性，可以测定土的抗剪强度指标和变形模量，由于其可以完整地描述试样受力、变形和破坏的全过程，且可以严格控制排水条件，是土力学中最常用和不可缺少的试验之一。固结试验用于测量土样在完全侧限条件下承受垂直压力后的压缩特性，可以测定土的压缩模量和固结系数，用于计算地基的沉降量和沉降速率，是目前土力学中最基本和应用最多的试验之一。空心圆柱扭剪试验可以独立施加内、外压、轴向荷载及扭矩，亦即可以独立变化三个主应力的大小和在一个方向变化主应力方向，从而实现主应力方向的旋转，可用于研究主应力旋转对土的应力应变关系影响以及土的各向异性。
2、三轴、固结和空心圆柱扭剪等试验所用试样的获取途径有两种：现场采取原状试样和室内制备重塑试样。在现场通过钻孔等方法采取的原状试样能够较好地反映土体的天然结构，但由于土体的空间变异性以及钻孔取样扰动，原状试样的均一性难以得到保证，而且钻孔取样的费用较高。重塑试样是按照原状试样的密度和含水率在室内人工制备的土样，与原状试样相比，重塑试样在试样均一性、制样时间和费用等方面都具有较大的优势，因此在室内土工试验中通常采取重塑试样。
3、重塑试样的制样方法主要有两类：击实法和固结法。击实法是采用击锤分层击实土样至所需的密度，其优点是简单易行、制样周期短，缺点是因受力不均试样上下层的密度不同，另外成样质量与实验人员
4、针对固结法制样设备短缺、制样时间长的问题，本专利技术提出了一种基于固结法的快速制样设备，可以快速制备三轴、固结和空心圆柱扭剪试验的试样。
技术实现思路
1、本专利专利技术了一种可以快速制备三轴、固结和空心圆柱扭剪试验试样的装置，可以利用同一个装置制备三轴试验、固结试验和空心圆柱扭剪试验的试样，而且可以一次同时制备三轴试验和空心圆柱扭剪试验的试样，另外该装置采用恒应变速率的加载方式可以极大地缩短制样时间，技术方案如下：
2、一种快速备三轴、固结和空心圆柱扭剪试验试样的装置，其特征在于，包括加载仪1，加载杆2，外立柱3，横梁4，轴力测量仪5，制样容器上盖7，内立柱8，多个容器侧壁，多个加压上盖，中间活塞杆和周向活塞杆；
3、在制样容器底座6上设置有不同直径的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，第一凹槽与三轴试样容器侧壁9相对应，用于进行三轴试验制样时放置三轴试样容器侧壁9，在第一凹槽上，制样容器底座6、三轴试样容器侧壁9、制样容器上盖7和内立柱8组合成为三轴试样的制样容器；
4、第三凹槽与固结试样容器侧壁10相对应，用于进行固结试验制样时放置固结试样容器侧壁10，在第三凹槽上，制样容器底座6、固结试样容器侧壁10、制样容器上盖7和内立柱8组合成为固结试样的制样容器，制样容器底座6、固结试样容器侧壁10、制样容器上盖7和内立柱8组合成为固结试样的制样容器；
5、第二凹槽和第四凹槽分别与空心圆柱试样内侧壁11和空心圆柱试样外侧壁12相对应，用于进行空心圆柱扭剪试验制样时，分别放置空心圆柱试样内侧壁11和空心圆柱试样外侧壁12，制样容器底座6、空心圆柱试样内侧壁11、空心圆柱试样外侧壁12、制样容器上盖7和内立柱8组合成为空心圆柱试样的制样容器；
6、加载仪1、加载杆2、外立柱3、横梁4和轴力测量仪5构成加载系统，加载仪1通过加载杆2使制样容器底座6向上移动，在制样容器中填入土样后，活塞杆底部通过加压上盖作用在土样上，活塞杆顶部通过轴力测量仪5作用在横梁4上，轴力测量仪5用于测定土样的固结压力。
7、进一步的，各个加压上盖均设有排水孔，制样容器底座6中设有排水管。
8、进一步的，空心圆柱试样制样容器的加压上盖为圆环形圆环形加压上盖，制样时设置在其上的活塞杆为由至少三个共顶端的l形杆组成的周向活塞杆。
9、进一步的，所述加载仪为恒应变率加载仪1。
10、进一步的，三轴试样容器侧壁9、固结试样容器侧壁10、空心圆柱试样内侧壁11和空心圆柱试样外侧壁12均为由三部分组成的三瓣式结构。
11、进一步的，三瓣式结构的各个部分的接触处为台阶形构造，在每个台阶处设有密封条，密封条用于保证各部分连接处的水密性；各个制样容器的外侧壁外部设有外箍圈，通过外箍圈可以使三个部分紧密连接。
12、进一步的，各个凹槽内均设置有密封圈。
13、与现有装置相比，本专利技术装置的有益效果是：1)具备制备多个试验试样的功能，通过替换容器侧壁可以进行三轴试验试样、固结试验试样以及空心圆柱扭剪试验试样的制备；2)制备试样的直径与各个试验所用试样的直径一致，制样完成后只需改变试样高度、不需改变试样直径，可以极大地避免切样对试样的扰动；3)在制样容器底座上同时放置三轴试样容器侧壁和空心圆柱扭剪试样容器侧壁，即可一次性同时制备出三轴试验试样和空心圆柱扭剪试验试样，减少制样时间和费用；4)采用恒应变率的加载方式，与传统的恒定压力逐级加载方式相比，可以缩短制样时间约为已有装置的1/8；5)容器侧壁是由三部分组成的三瓣式结构，各部分连接处为台阶形构造、并设有两个密封条，并在外部设有外箍圈，可保证制样时的整体性和密封性，三瓣式结构的优点是取样时容易进行脱模，对试样产生的扰动小。
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1.一种快速备三轴、固结和空心圆柱扭剪试验试样的装置，其特征在于，包括加载仪(1)，加载杆(2)，外立柱(3)，横梁(4)，轴力测量仪(5)，制样容器上盖(7)，内立柱(8)，多个容器侧壁，多个加压上盖，中间活塞杆和周向活塞杆；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各个加压上盖均设有排水孔，制样容器底座(6)中设有排水管。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，空心圆柱试样制样容器的加压上盖为圆环形圆环形加压上盖，制样时设置在其上的活塞杆为由至少三个共顶端的L形杆组成的周向活塞杆。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加载仪为恒应变率加载仪(1)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，三轴试样容器侧壁(9)、固结试样容器侧壁(10)、空心圆柱试样内侧壁(11)和空心圆柱试样外侧壁(12)均为由三部分组成的三瓣式结构。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，三瓣式结构的各个部分的接触处为台阶形构造，在每个台阶处设有密封条，密封条用于保证各部分连接处的水密性；各个制样容器的外侧壁外部设有外箍圈，
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各个凹槽内均设置有密封圈。
...【技术特征摘要】
1.一种快速备三轴、固结和空心圆柱扭剪试验试样的装置，其特征在于，包括加载仪(1)，加载杆(2)，外立柱(3)，横梁(4)，轴力测量仪(5)，制样容器上盖(7)，内立柱(8)，多个容器侧壁，多个加压上盖，中间活塞杆和周向活塞杆；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各个加压上盖均设有排水孔，制样容器底座(6)中设有排水管。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，空心圆柱试样制样容器的加压上盖为圆环形圆环形加压上盖，制样时设置在其上的活塞杆为由至少三个共顶端的l形杆组成的周向活塞杆。
4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：加瑞，楚振兴，乔小利，吴中平，王俊彤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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