專利名稱：一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及室內(nèi)土動力學試驗設備，尤其涉及一種空心圓柱扭剪儀重塑樣 擊實器。
技術背景分層擊實法是室內(nèi)土工試驗中制備重塑樣的常用方法，浙江大學與英國GDS公司聯(lián)合開發(fā)了 5Hz動態(tài)空心圓柱扭剪儀，但廠家只配置一根直徑為5mm 的長塑料振搗棒作為重塑樣的擊實工具，用此塑料棒作為擊實工具，在制樣時 存在以下問題1)各層層厚難以控制；2)各層的均勻度和各層層面的平整度 難以控制；3)無法制備相對密度大的試樣等問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實器?？梢越鉀Q以上問 題，完成空心圓柱扭剪儀重塑樣的制樣?？招膱A柱扭剪儀重塑樣擊實器包括模具和擊實器兩部份，模具包括試樣底 座、試樣外模具、試樣內(nèi)模具、外延長筒、內(nèi)延長筒，在試樣底座上設有試樣 外模具、試樣內(nèi)模具，樣外模具上端設有外延長筒，試樣內(nèi)模具上端設有內(nèi)延 長筒，擊實器包括整平環(huán)、下傳力筒、上傳力筒、擊實筒蓋板、擊實錘、導桿、 限位器，下傳力筒下端設有整平環(huán)，擊實筒蓋板下方設有上傳力筒，擊實筒蓋 板頂部設有導桿，導桿上設有擊實錘，導桿上端設有限位器。試樣底座設有試 樣外模具、試樣內(nèi)模具的圓形固定槽。本發(fā)明所依附的主體儀器(空心圓柱扭剪儀)是一種尖端的土工試驗儀器， 在國內(nèi)外均屬同類儀器中的先進產(chǎn)品。然而由空心圓柱扭剪儀所提供的制作重 塑樣的儀器，在擊實、搗平等方面有所欠缺，以至難以制取各向均勻的重塑樣， 使得試驗結(jié)果的可靠性與精確性受到質(zhì)疑。針對這個問題，本擊實器經(jīng)過嚴密 的力學分析，針對試驗特點，設計了最合理的方案整平環(huán)的設計、動力部分 的設計，以及制樣模具內(nèi)外延長筒的設計。各個設計環(huán)節(jié)合理而有效地利用了 力學準則及材料特性，從而達到了良好的試驗效果。在此后的試驗研究中，該擊實器不僅在使用上簡捷，便于操作，節(jié)約了試驗時間；更在制取均勻、達標 的重塑樣上達到了良好的效果。從而，為空心圓柱扭剪儀的重塑樣試驗提供了 極大的幫助。


附圖是空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實器及制樣模具；圖中試樣底座l、試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3、 土樣4、整平環(huán)5、下 傳力筒6、上傳力筒7、外延長筒8、內(nèi)延長筒9、擊實筒蓋板IO、擊實錘ll、 導桿、限位器13。
具體實施方式
如附圖所示，空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實器包括模具和擊實器兩部份，模 具包括試樣底座l、試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3、外延長筒8、內(nèi)延長筒9， 在試樣底座1上設有試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3，樣外模具2上端設有外延長 筒8，試樣內(nèi)模具3上端設有內(nèi)延長筒9，擊實器包括整平環(huán)5、下傳力筒6、 上傳力筒7、擊實筒蓋板IO、擊實錘ll、導桿12，限位器13，下傳力筒6下 端設有整平環(huán)5，擊實筒蓋板10下方設有上傳力筒7，擊實筒蓋板10頂部設有 導桿12，導桿12上設有擊實錘11，導桿12上端設有限位器13。所述的試樣 底座1設有試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3的圓形固定槽。本發(fā)明擊實器分大、小兩個尺寸，分別與空心圓柱大試樣(大樣尺寸內(nèi)徑 X外徑X高/160X200X400mm)和小試樣(小樣尺寸內(nèi)徑X外徑X高/60X 100 X200mm)相對應，這里介紹了大試樣擊實器的設計原理(小樣原理與大樣相 同)。整平環(huán)的設計標準三軸試樣的直徑為39.1mm，整平環(huán)的直徑為38mm，制樣時橡皮膜與 擊實器之間留出約0.5mm的間隙可使擊實器靈活出入，減少與橡皮膜之間的摩 擦，避免橡皮膜受擊實器拉扯變形造成試樣局部缺陷。對于空心圓柱樣擊實器， 因其試樣的橫截面為圓環(huán)形，整平環(huán)的形狀也必然要設計成為圓環(huán)形，整平環(huán) 申入圓柱空腔后環(huán)與內(nèi)外橡皮膜之間仍各留有l(wèi)mm的間隙便于操作。動力部分的設計對于標準三軸實驗的擊實器，擊實錘沿導桿下落，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能， 再將能量傳遞給整平環(huán)至土樣，以達到整平擊實的效果，通過導桿頂端的限位 器來控制重錘下落的高度從而控制每一擊的擊實功。擊實錘的材料為不銹鋼(密 度為7.9g/cm2)，質(zhì)量為3U.2g，最大落距300mm，單位面積上的最大擊實功為.-『。w=m'g.///;ri^=806.8J7Aw2 (1)本發(fā)明導桿直徑選為8mm，最大落距選為300mm，按最大落距單位面積 上的擊實功相同計算得到空心圓柱樣擊實錘的質(zhì)量 為2793g。擊實錘的直徑 定為76mm、高度為80mm;材料采用不銹鋼，由此實際得到的擊實錘質(zhì)量為2835g，可以滿足擊實要求。 傳力筒的設計為了把動力部分的擊實功有效的傳遞給整平環(huán)，傳力筒需要有比較好的整體性，滿足強度、變形和穩(wěn)定性的要求，盡量減少能量的損失，同時也要滿足使用靈活、便于操作等可用性的要求。傳力筒采用厚度為3mm的不銹鋼板彎制、焊接而成，整體性良好。傳力筒分為上下兩段，用螺栓連接，其中上段可以根據(jù)需要拆卸。當模具中土量低于標準試樣高度的二分之一時，需將兩段連接使用；當土量高于標準試樣高度的二分之一時，可以拆掉上段，將下段與動力部分直接相連，便于人員操作，也有利于擊實器的重心穩(wěn)定、對正擊實。 制樣模具內(nèi)外延長筒的設計因模具邊緣剛好是試樣的高度，所以最后一層土樣處于擊實前的疏松狀態(tài) 時無法一次性裝入原模具進行擊實。在裝入最后一層土之前，需要將模具延長。 延長筒的長度，按照模具延長后剛好可以容納最后一層土為標準，根據(jù)經(jīng)驗大 樣延長筒有效長度選取50mm，小樣延長筒選取25mm。延長筒應與原模具接 合連續(xù)、緊密，保證試樣的完整性；外延長筒的內(nèi)徑與原外模具的內(nèi)徑保持一 致，內(nèi)延長筒的外徑與原內(nèi)模具的外徑相同。本發(fā)明的操作步驟如下1) 按照計算得到的干密度稱取所需的干土樣，根據(jù)制樣的需要將土樣平均 分成若干份(這里以五份為例)。2) 組裝好試樣底座1、試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3，模具內(nèi)外壁各套好 橡皮膜，在底座的透水石上放好濾紙，用漏斗將第一份土樣4均勻漏入圓柱形 空腔內(nèi)，漏入過程中保持漏斗始終以固定高度高于土樣表面，并沿著圓柱空腔 勻速旋轉(zhuǎn)直至第一份土全部漏入制樣模具中。3) 試樣的高度為400mm，每份土樣的厚度為80mm，在傳力筒上預先標 好標記，以便通過模具的上沿與標記校對每層土樣是否達到了預定的高度。4) 先用塑料棍棒將第一層土樣稍加搗平擊實，將整平環(huán)5和下傳力筒6、 上傳力筒7連接好，將整平環(huán)的內(nèi)外沿涂好滑石粉防止整平環(huán)牽帶橡皮膜。當 整平環(huán)置于土樣上后，檢査內(nèi)外橡皮膜是否仍貼緊內(nèi)外模具，再連接好擊實筒 蓋板IO、擊實錘ll、導桿12、限位器13。如果需要制備的試樣密度較小，需 要采用低落距多擊次的辦法，防止擊實過量；如果需要制備密度較大，可以采 用較大的落距增加每一擊的擊實攻。擊實過程中注意保持擊實器的垂直度以保 證本層土樣的厚度均勻。55)擊實后將該層土的表面刮毛，以增加層間的連接和試樣整體的完整性， 防止出現(xiàn)分層現(xiàn)象，以同樣的辦法擊實第二至第四層。第四層土裝畢，先安裝 外延長筒8、內(nèi)延長筒9，然后再裝入第五層土并擊實至原模具邊緣。制樣完 成后，拆掉延長筒和內(nèi)外模具。
權利要求
1.一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實器，其特征在于包括模具和擊實器兩部份，模具包括試樣底座(1)、試樣外模具(2)、試樣內(nèi)模具(3)、外延長筒(8)、內(nèi)延長筒(9)，在試樣底座(1)上設有試樣外模具(2)、試樣內(nèi)模具(3)，樣外模具(2)上端設有外延長筒(8)，試樣內(nèi)模具(3)上端設有內(nèi)延長筒(9)，擊實器包括整平環(huán)(5)、下傳力筒(6)、上傳力筒(7)、擊實筒蓋板(10)、擊實錘(11)、導桿(12)，限位器(13)，下傳力筒(6)下端設有整平環(huán)(5)，擊實筒蓋板(10)下方設有上傳力筒(7)，擊實筒蓋板(10)頂部設有導桿(12)，導桿(12)上設有擊實錘(11)，導桿(12)上端設有限位器(13)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實器，其特征在于 所述的試樣底座1設有試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3的圓形固定槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實器。它包括模具和擊實器兩部份，模具包括試樣底座、試樣外模具、試樣內(nèi)模具、外延長筒、內(nèi)延長筒，在試樣底座上設有試樣外模具、試樣內(nèi)模具，樣外模具上端設有外延長筒，試樣內(nèi)模具上端設有內(nèi)延長筒，擊實器包括整平環(huán)、下傳力筒、上傳力筒、擊實筒蓋板、擊實錘、導桿、限位器，下傳力筒下端設有整平環(huán)，擊實筒蓋板下方設有上傳力筒，擊實筒蓋板頂部設有導桿，導桿上設有擊實錘，導桿上端設有限位器。本發(fā)明不僅在使用上簡捷，便于操作，節(jié)約了試驗時間；更在制取均勻、達標的重塑樣上達到了良好的效果。從而，為空心圓柱扭剪儀的重塑樣試驗提供了極大的幫助。
文檔編號G01N1/28GK101216387SQ20071016484
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權日2007年12月27日
發(fā)明者張泉芳, 施明雄, 宇 趙, 博 黃 申請人:浙江大學