專利名稱：一種重塑土直剪試樣的制樣器及其制樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重塑土直剪試樣的制樣器及其制樣方法，屬于土木工程學(xué)科的土體抗剪強(qiáng)度測(cè)試領(lǐng)域。
背景分析在工程設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證基坑邊坡、路堤邊坡等建筑物或構(gòu)筑物的安全穩(wěn)定，需要準(zhǔn)確確定邊坡土體的抗剪強(qiáng)度及其對(duì)應(yīng)參數(shù)，土體抗剪強(qiáng)度的測(cè)試也就成為目前土力學(xué)學(xué)科中的一個(gè)重要內(nèi)容。直剪試驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土體抗剪強(qiáng)度的一個(gè)常用方法，該試驗(yàn)需要將土體制成直徑6. 18cm、高2. Ocm的圓餅形標(biāo)準(zhǔn)試樣。制作試樣時(shí)，實(shí)驗(yàn)室通常采用普通環(huán)刀輔助人工密實(shí)的方法，因此制作過(guò)程中操作較為粗糙，試樣表面會(huì)凹凸不平，試樣的高度、平整度均不易精確控制，且土樣不易從普通環(huán)刀中卸出，對(duì)直剪試驗(yàn)的結(jié)果影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種重塑土直剪試樣的制樣器及其制樣方法。本發(fā)明不僅能夠保證土樣的高度、平整度和密實(shí)度，而且能在整個(gè)制樣過(guò)程中通過(guò)制樣器自身的配件智能保護(hù)土樣，操作方便，卸樣簡(jiǎn)單。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的解決方案是一種重塑土直剪試樣的制樣器，其特征在于包括底座、環(huán)刀和制樣活塞，底座包括承力板，承力板上方設(shè)有定位凸起，承力板下方設(shè)有定位圓環(huán)，所述的環(huán)刀為階梯型剛性薄壁圓環(huán)，包括壓樣環(huán)、卸樣環(huán)，壓樣環(huán)和卸樣環(huán)固接成一體，壓樣環(huán)和卸樣環(huán)的外徑與定位圓環(huán)的內(nèi)徑相適配，所述的制樣活塞包括制樣推頭、限位器、壓力傳遞桿、卸樣推頭，制樣推頭、限位器、壓力傳遞桿、卸樣推頭由下及上依次固設(shè)在一起，且中心線相重合，其中制樣推頭的直徑與壓樣環(huán)的內(nèi)徑相適配，制樣推頭的高度為壓樣環(huán)的高度與標(biāo)準(zhǔn)試樣的高度之差，限位器的直徑大于制樣推頭的直徑，壓力傳遞桿為圓柱形直桿，直徑小于壓樣環(huán)的內(nèi)徑，卸樣推頭的直徑與壓樣環(huán)內(nèi)徑相適配。
進(jìn)一步的設(shè)置在于所述的底座為剛性底座，承力板為圓形剛性板，厚度為O. 6cm,直徑為8. Ocm,定位凸起為圓柱形，固設(shè)在承力板的上方，定位凸起的高度為3. 5cm ;定位凸起的直徑為6. 3cm,定位圓環(huán)固設(shè)在承力板的下方，定位圓環(huán)的內(nèi)徑為6. 5cm ;定位圓環(huán)的外徑為7. Ocm ;定位圓環(huán)的高度為O. 5cm,承力板、定位凸起、定位圓環(huán)的中心線相重合。
壓樣環(huán)和卸樣環(huán)的外徑均為6. 5cm，壓樣環(huán)的內(nèi)徑與標(biāo)準(zhǔn)試樣直徑匹配；壓樣環(huán)的高度為4. 0cm，卸樣環(huán)的內(nèi)徑為6. 3cm ;卸樣環(huán)的高度為3. 5cm ;卸樣環(huán)上設(shè)有排氣孔，環(huán)刀的總高度為7. 5cm。
所述的制樣活塞，制樣推頭、限位器、壓力傳遞桿、卸樣推頭均為實(shí)心圓餅形，其中制樣推頭的直徑與壓樣環(huán)的內(nèi)徑相適配，制樣推頭的高度為2. Ocm,限位器的直徑為7.Ocm,卸樣推頭的直徑為6. 18cm。
所述的壓力傳遞桿的長(zhǎng)度與卸樣推頭的高度之和大于壓樣環(huán)的高度。
本發(fā)明另一方面目的是提供一種重塑土直剪試樣的制樣方法，其特征在于，包括如下步驟(1)平穩(wěn)放置底座，將環(huán)刀套裝在底座上，此時(shí)，卸樣環(huán)與定位凸起匹配放置，壓樣環(huán)的底部與定位凸起充分接觸，卸樣環(huán)的底部與承力板充分接觸；(2)稱取設(shè)計(jì)的重塑土，放入壓樣環(huán)和定位凸起所圍成的空間中，而后將制樣活塞的制樣推頭緩慢放入壓樣環(huán)中；在卸樣推頭上施加豎向外力，通過(guò)壓力傳遞桿驅(qū)使制樣推頭向下擠壓土體，直至限位器與壓樣環(huán)的上緣充分接觸，這時(shí)在壓樣環(huán)底部形成直徑6. 18cm高度2. Ocm的標(biāo)準(zhǔn)土樣；(3)拆開(kāi)底座、環(huán)刀和制樣活塞，此時(shí)土樣留在壓樣環(huán)底部；然后將剛性底座的定位凸起朝下、定位圓環(huán)朝上放置平穩(wěn)；再將帶有土樣的環(huán)刀放置在剛性底座上，通過(guò)定位圓環(huán)固定環(huán)刀；再將制樣活塞的卸樣推頭朝下、制樣推頭朝上裝于制樣環(huán)上，卸樣推頭插入與之適配的壓樣環(huán)內(nèi)；(4)在制樣推頭上施加豎向外力，通過(guò)壓力傳遞桿驅(qū)使卸樣推頭向下擠壓土樣，同時(shí)卸樣環(huán)內(nèi)的空氣由排氣孔排出，直至限位器與壓樣環(huán)的上緣充分接觸，這時(shí)土樣被安全卸入到卸樣環(huán)的空間內(nèi)；(5)拆開(kāi)底座、環(huán)刀和制樣活塞，取出土樣；卸樣完畢，土樣即可供土體的直剪測(cè)試使用。
本發(fā)明的有益結(jié)果為本發(fā)明克服了直剪試樣傳統(tǒng)制作的缺陷，不僅能夠保證土樣的高度、平整度和密實(shí)度， 而且能在整個(gè)制樣過(guò)程中通過(guò)制樣器自身的配件智能保護(hù)土樣，操作方便，卸樣簡(jiǎn)單。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖I是本發(fā)明的底座截面示意圖；圖2是本發(fā)明的制樣環(huán)刀剖面示意圖圖3是本發(fā)明的制樣活塞示意圖；圖4是本發(fā)明裝入重塑土前的安裝示意圖；圖5是本發(fā)明土樣壓實(shí)后的示意圖；圖6是本發(fā)明土樣卸樣前的安裝示意圖；圖7是本發(fā)明土樣卸樣卸入到制樣筒后的示意圖；圖中標(biāo)號(hào)1_底座，11_承力板，12-定位凸起，13-定位圓環(huán)；2-環(huán)刀,21-壓樣環(huán), 22-卸樣環(huán)；23_排氣孔；3_制樣活塞，31-制樣推頭，32-限位器，33-壓力傳遞桿，34-卸樣推頭；4_ 土樣。
具體實(shí)施例方式如圖I 圖3所不,本實(shí)施例的一種重塑土直剪試樣的制樣器,包括底座I、環(huán)刀2和制樣活塞3，所述的底座I為剛性底座，包括承力板11，承力板11上方設(shè)有定位凸起12， 承力板11下方方設(shè)有定位圓環(huán)13。承力板11為圓形剛性板，厚度優(yōu)選O. 6cm,直徑優(yōu)選8.Ocm0定位凸起12為圓柱形，固設(shè)在承力板11的上方，定位凸起12的高度比標(biāo)準(zhǔn)試樣的高度2. Ocm略大，優(yōu)選為3. 5cm ;定位凸起12直徑比標(biāo)準(zhǔn)試樣的直徑6. 18cm略大，優(yōu)選為6.3cm。定位圓環(huán)13固設(shè)在承力板11的下方，定位圓環(huán)13的內(nèi)徑大于定位凸起12的直徑6.3cm,優(yōu)選為6. 5cm ;定位圓環(huán)13的外徑為7. Ocm ;定位圓環(huán)13的高度為O. 5cm。承力板11、定位凸起12、定位圓環(huán)13的中心線相重合。
所述的環(huán)刀2為兩階梯型剛性薄壁圓環(huán)，包括壓樣環(huán)21、卸樣環(huán)22。壓樣環(huán)21和卸樣環(huán)22固接成一體，壓樣環(huán)21和卸樣環(huán)22的外徑與定位圓環(huán)13的內(nèi)徑相適配，均選6.5cm。壓樣環(huán)21的內(nèi)徑為與標(biāo)準(zhǔn)試樣直徑匹配的6. 18cm ;壓樣環(huán)21的高度比標(biāo)準(zhǔn)試樣的高度2. Ocm大,優(yōu)選為4. 0cm。卸樣環(huán)22的內(nèi)徑與定位凸起12的外徑相適配,為6. 3cm ； 卸樣環(huán)22的高度與定位凸起12的高度適配，為3. 5cm ;卸樣環(huán)22上設(shè)有排氣孔23。環(huán)刀 2的總高度為壓樣環(huán)21和卸樣環(huán)22的高度之和，為7. 5cm。
所述的制樣活塞3包括制樣推頭31、限位器32、壓力傳遞桿33、卸樣推頭34。制樣推頭31、限位器32、壓力傳遞桿33、卸樣推頭34均為實(shí)心圓餅形，四者由下及上依次固設(shè)在一起，且中心線相重合。其中制樣推頭31的直徑與壓樣環(huán)21的內(nèi)徑相適配，高度為壓樣環(huán)21的高度與標(biāo)準(zhǔn)試樣的高度之差，為2. 0cm，這樣可以保證試樣的高度為2. Ocm0限位器32的直徑大于制樣推頭31的直徑，選7. Ocm0壓力傳遞桿33為圓柱形直桿，直徑小于壓樣環(huán)21的內(nèi)徑。卸樣推頭34的直徑與壓樣環(huán)21內(nèi)徑相適配，為6. 18cm。
所述的壓力傳遞桿33的長(zhǎng)度與卸樣推頭34的高度之和稍大于壓樣環(huán)21的4. Ocm 高度，選5. 0cm。這樣可以保證卸樣時(shí)卸樣推頭34可以進(jìn)入卸樣環(huán)I. 0cm，把土樣完全推到卸樣環(huán)22內(nèi)，且在限位器32的作用下保證卸樣推頭34與卸下的土樣之間見(jiàn)有O. 5cm的安全距離，保護(hù)不會(huì)壓壞試樣。
結(jié)合圖4 圖7所示，本實(shí)施例的一種重塑土直剪試樣的制樣方法，包括如下步驟(I)平穩(wěn)放置底座1，將環(huán)刀2套裝在底座I上，此時(shí)，卸樣環(huán)22與定位凸起12匹配放置，壓樣環(huán)21的底部與定位凸起12充分接觸,卸樣環(huán)22的底部與承力板11充分接觸。
(2)稱取設(shè)計(jì)的重塑土，放入壓樣環(huán)21和定位凸起12所圍成的空間中，而后將制樣活塞3的制樣推頭31緩慢放入壓樣環(huán)21中；在卸樣推頭34上施加豎向外力，通過(guò)壓力傳遞桿33驅(qū)使制樣推頭31向下擠壓土體，直至限位器32與壓樣環(huán)21的上緣充分接觸，這時(shí)在壓樣環(huán)21底部形成直徑6. 18cm高度2. Ocm的標(biāo)準(zhǔn)土樣4。
(3)拆開(kāi)底座I、環(huán)刀2和制樣活塞3，此時(shí)土樣4留在壓樣環(huán)21底部；然后將剛性底座I的定位凸起12朝下、定位圓環(huán)13朝上放置平穩(wěn)；再將帶有土樣4的環(huán)刀2放置在剛性底座I上，通過(guò)定位圓環(huán)13固定環(huán)刀2 ;再將制樣活塞3的卸樣推頭34朝下、制樣推頭31朝上裝于制樣環(huán)2上，卸樣推頭34插入與之適配的壓樣環(huán)21內(nèi)。
(4)在制樣推頭31上輕輕施加豎向外力，通過(guò)壓力傳遞桿33驅(qū)使卸樣推頭34向下擠壓土樣4，同時(shí)卸樣環(huán)22內(nèi)的空氣由排氣孔23排出，直至限位器32與壓樣環(huán)21的上緣充分接觸，這時(shí)土樣4被安全卸入到卸樣環(huán)22的空間內(nèi)。
(5)拆開(kāi)底座I、環(huán)刀2和制樣活塞3，取出土樣4 ;卸樣完畢，土樣4即可供土體的直剪測(cè)試使用。
本發(fā)明克服了直剪試樣傳統(tǒng)制作的缺陷，不僅能夠保證土樣的高度、平整度和密實(shí)度，而且能在整個(gè)制樣過(guò)程中通過(guò)制樣器自身的配件智能保護(hù)土樣，操作方便，卸樣簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.一種重塑土直剪試樣的制樣器，其特征在于包括底座、環(huán)刀和制樣活塞，底座包括承力板，承力板上方設(shè)有定位凸起，承力板下方設(shè)有定位圓環(huán)，所述的環(huán)刀為階梯型剛性薄壁圓環(huán)，包括壓樣環(huán)、卸樣環(huán)，壓樣環(huán)和卸樣環(huán)固接成一體，壓樣環(huán)和卸樣環(huán)的外徑與定位圓環(huán)的內(nèi)徑相適配，所述的制樣活塞包括制樣推頭、限位器、壓力傳遞桿、卸樣推頭，制樣推頭、限位器、壓力傳遞桿、卸樣推頭由下及上依次固設(shè)在一起，且中心線相重合，其中制樣推頭的直徑與壓樣環(huán)的內(nèi)徑相適配，制樣推頭的高度為壓樣環(huán)的高度與標(biāo)準(zhǔn)試樣的高度之差，限位器的直徑大于制樣推頭的直徑，壓力傳遞桿為圓柱形直桿，直徑小于壓樣環(huán)的內(nèi)徑，卸樣推頭的直徑與壓樣環(huán)內(nèi)徑相適配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種重塑土直剪試樣的制樣器，其特征在于所述的底座為剛性底座，承力板為圓形剛性板，厚度為O. 6cm,直徑為8. Ocm,定位凸起為圓柱形，固設(shè)在承力板的上方，定位凸起的高度為3. 5cm;定位凸起的直徑為6. 3cm,定位圓環(huán)固設(shè)在承力板的下方，定位圓環(huán)的內(nèi)徑為6. 5cm ;定位圓環(huán)的外徑為7. Ocm ;定位圓環(huán)的高度為O. 5cm, 承力板、定位凸起、定位圓環(huán)的中心線相重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種重塑土直剪試樣的制樣器，其特征在于壓樣環(huán)和卸樣環(huán)的外徑均為6. 5cm，壓樣環(huán)的內(nèi)徑與標(biāo)準(zhǔn)試樣直徑匹配；壓樣環(huán)的高度為4. 0cm，卸樣環(huán)的內(nèi)徑為6. 3cm ;卸樣環(huán)的高度為3. 5cm ;卸樣環(huán)上設(shè)有排氣孔，環(huán)刀的總高度為7. 5cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種重塑土直剪試樣的制樣器，其特征在于所述的制樣活塞，制樣推頭、限位器、壓力傳遞桿、卸樣推頭均為實(shí)心圓餅形，其中制樣推頭的直徑與壓樣環(huán)的內(nèi)徑相適配，制樣推頭的高度為2. Ocm,限位器的直徑為7. 0cm，卸樣推頭的直徑為 6. 18cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種重塑土直剪試樣的制樣器，其特征在于所述的壓力傳遞桿的長(zhǎng)度與卸樣推頭的高度之和大于壓樣環(huán)的高度。
6.一種重塑土直剪試樣的制樣方法，其特征在于，包括如下步驟(1)平穩(wěn)放置底座，將環(huán)刀套裝在底座上，此時(shí)，卸樣環(huán)與定位凸起匹配放置，壓樣環(huán)的底部與定位凸起充分接觸，卸樣環(huán)的底部與承力板充分接觸；(2)稱取設(shè)計(jì)的重塑土，放入壓樣環(huán)和定位凸起所圍成的空間中，而后將制樣活塞的制樣推頭緩慢放入壓樣環(huán)中；在卸樣推頭上施加豎向外力，通過(guò)壓力傳遞桿驅(qū)使制樣推頭向下擠壓土體，直至限位器與壓樣環(huán)的上緣充分接觸，這時(shí)在壓樣環(huán)底部形成直徑6. 18cm高度2. Ocm的標(biāo)準(zhǔn)土樣；(3)拆開(kāi)底座、環(huán)刀和制樣活塞，此時(shí)土樣留在壓樣環(huán)底部；然后將剛性底座的定位凸起朝下、定位圓環(huán)朝上放置平穩(wěn)；再將帶有土樣的環(huán)刀放置在剛性底座上，通過(guò)定位圓環(huán)固定環(huán)刀；再將制樣活塞的卸樣推頭朝下、制樣推頭朝上裝于制樣環(huán)上，卸樣推頭插入與之適配的壓樣環(huán)內(nèi)；(4)在制樣推頭上施加豎向外力，通過(guò)壓力傳遞桿驅(qū)使卸樣推頭向下擠壓土樣，同時(shí)卸樣環(huán)內(nèi)的空氣由排氣孔排出，直至限位器與壓樣環(huán)的上緣充分接觸，這時(shí)土樣被安全卸入到卸樣環(huán)的空間內(nèi)；(5)拆開(kāi)底座、環(huán)刀和制樣活塞，取出土樣；卸樣完畢，土樣即可供土體的直剪測(cè)試使用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重塑土直剪試樣的制樣器及其制樣方法，屬于土木工程學(xué)科的軟土抗剪強(qiáng)度測(cè)試領(lǐng)域，包括剛性底座、環(huán)刀和制樣活塞。底座為剛性，包括承力板、定位凸起和定位圓環(huán)；環(huán)刀包括固接在一起的壓樣環(huán)和卸樣環(huán)，卸樣環(huán)上設(shè)有排氣孔；制樣活塞包括由下及上固接在一起的制樣推頭、限位器、壓力傳遞桿和卸樣推頭。本發(fā)明克服了直剪試樣傳統(tǒng)制作的缺陷，不僅能夠保證土樣的高度、平整度和密實(shí)度，而且能在整個(gè)制樣過(guò)程中通過(guò)制樣器自身的配件智能保護(hù)土樣，操作方便，卸樣簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102914458SQ20121038987
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者王偉, 李淼, 張芳, 白文輝, 楊麗君, 屠益琦, 池旭超 申請(qǐng)人:紹興文理學(xué)院