一種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，包括制樣筒，與制樣筒配合使用的支撐底座和壓土底座，還包括與制樣筒配合使用的異性面模具和推土墊塊，還包括與制樣筒配合使用的環(huán)刀和推土器；所述的制樣筒的一端套在支撐底座上，制樣筒的另一端上套有固位環(huán)，所述的固位環(huán)包括固接在一起的環(huán)刀環(huán)和制樣筒環(huán)，環(huán)刀套在環(huán)刀環(huán)內，制樣筒套在制樣筒環(huán)內；本實用新型能夠實現制作出不同土質異性接觸的重塑土樣，接觸面最大程度模擬黃土滑坡中黃土?三趾馬紅土(或古土壤)異性滑面實際的粗糙程度。同時解決了干法制樣時土樣易破碎的問題，保持了標準土樣的完整性、密實度。
【專利說明】
一種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器
技術領域
[0001]本實用新型屬于地質工程領域，涉及土樣的制樣器，具體涉及一種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器。
【背景技術】
[0002]近些年來，黃土滑坡災害發(fā)生頻率有增無減，嚴重威脅著人民的生命及財產安全。黃土地區(qū)大中型和巨型滑坡，很多為黃土與三趾馬紅土 (或古土壤)復合型滑坡。這些滑坡滑帶土上部為黃土，下部為三趾馬紅土 (或古土壤)，形成典型的黃土-三趾馬紅土 (或古土壤)異性滑動帶。此異性滑動面的物理力學及變形特性影響并控制黃土滑坡的發(fā)生。而目前黃土滑坡滑帶土的研究對象主要是黃土，對此類異性滑動帶的工程特性研究成果不豐富。因此制備包含黃土-三趾馬紅土 (古土壤)異性界面的試樣，開展其相關工程特性研究，意義重大。
[0003]然而工程實踐表明野外獲取黃土-三趾馬紅土(或古土壤)異性滑動帶原狀土樣，開展室內試驗的效果不佳，這主要受異性滑帶含水狀態(tài)、試樣運輸過程及實驗室切樣等各種因素的影響。實驗室要開展能夠模擬滑坡異性滑帶不同工況下的工程特性研究，因此需要制備具有黃土-三趾馬紅土 (或古土壤)異性接觸層面的重塑試樣。而目前土工實驗室的制樣器僅能針對單一土質制備均質的重塑試樣，不能制備由不同土質組成的具有異性接觸面的重塑試樣。因此研制能夠制備包含異性面的重塑試樣、并能最大程度模擬原狀異性層面粗糙程度的制樣工具，具有重要的理論意義和實用價值。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于，提供一種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，該制樣器在制作重塑土樣時考慮異性層面對土樣強度與變形特性的影響，解決現有制樣技術不能制備出包含滑坡異性滑帶的重塑土樣問題。同時解決了干法制樣時土樣易破碎的問題，保持了土樣的完整性、密實度。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案予以實現:
[0006]—種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，包括制樣筒，與制樣筒配合使用的支撐底座和壓土底座，還包括與制樣筒配合使用的異性面模具和推土墊塊，還包括與制樣筒配合使用的環(huán)刀和推土器；
[0007]所述的制樣筒的一端套在支撐底座上，制樣筒的另一端上套有固位環(huán)，所述的固位環(huán)包括固接在一起的環(huán)刀環(huán)和制樣筒環(huán)，環(huán)刀套在環(huán)刀環(huán)內，制樣筒套在制樣筒環(huán)內；
[0008]所述的異性面模具安裝在支撐底座上，壓土底座設置在制樣筒內，壓土底座擠壓一種干土，使得異性面模具和壓土底座之間制成上層重塑樣；
[0009]所述的推土墊塊替換異性面模具，推土墊塊安裝在支撐底座上，支撐底座通過推土墊塊擠壓上層重塑樣和推土墊塊之間的另一種干土制成下層重塑樣，制得上層重塑樣和下層重塑樣之間具有異性接觸面的重塑樣；
[0010]所述的推土器替換支撐底座和推土墊塊頂在重塑樣上，環(huán)刀替換壓土底座安裝在環(huán)刀環(huán)內，推土器推動重塑樣進入環(huán)刀內。
[0011 ]本實用新型還具有如下區(qū)別技術特征:
[0012]所述的支撐底座包括承力底板，承力底板上固接有支撐臺，支撐臺上設置有十字凹槽。
[0013]所述的異性面模具包括異性面模具面板，異性面模具面板底部固接有第一十字支撐板;所述的推土墊塊包括推土墊塊面板，推土墊塊面板底部固接有第二十字支撐板，第一十字支撐板或第二十字支撐板與十字凹槽配合安裝。
[0014]所述的壓土底座包括承力板，承力板上固接有壓土桿。
[0015]所述的環(huán)刀包括環(huán)形刀體，環(huán)形刀體頂端設置有與環(huán)刀環(huán)頂端接觸的外沿。
[0016]所述的推土器包括與重塑樣接觸的推土板，推土板底部固接有推土桿的一端，推土桿的另一端固接有承力底座。
[0017]本實用新型與現有技術相比，具有如下技術效果:
[0018]本實用新型解決了傳統(tǒng)制樣方法僅能針對單一土質制備均質的重塑試樣，不能制備包含異性層面重塑土樣的缺陷。本實用新型能夠實現制作出不同土質異性接觸的重塑土樣，接觸面最大程度模擬黃土滑坡中黃土-三趾馬紅土 (或古土壤)異性滑面實際的粗糙程度。同時解決了干法制樣時土樣易破碎的問題，保持了標準土樣的完整性、密實度。以上對開展黃土滑坡異性滑面工程特性研究、揭示此類滑坡滑動機理而言，具有重要的理論意義和實用價值。
【附圖說明】
[0019]圖1是制樣器制備上層重塑樣的裝配示意圖。
[0020]圖2是制樣器制備下層重塑樣的裝配示意圖。
[0021]圖3是重塑樣推入環(huán)刀前的制樣器裝配示意圖。
[0022]圖4是重塑樣推入環(huán)刀后的制樣器裝配示意圖。
[0023I圖5是固位環(huán)的結構示意圖。
[0024]圖6是支撐底座的結構示意圖。
[0025]圖7是異性面模具的結構示意圖。
[0026]圖8是推土墊塊的結構示意圖。
[0027I圖9是壓土底座的結構示意圖。
[0028]圖10是環(huán)刀的結構示意圖。
[0029]圖11是推土器的結構示意圖。
[0030]圖12是重塑樣的結構示意圖。
[0031 ]圖中各個標號的含義為:1-制樣筒，2-支撐底座，3-壓土底座，4-異性面模具，5-推土墊塊，6-環(huán)刀，7-推土器，8-固位環(huán)，9-重塑樣；
[0032](2-1)-承力底板，(2-2)-支撐臺，(2-3)-十字凹槽；(3-1)-承力板，(3-2)-壓土桿；
(4-1)-異性面模具面板，(4-2)-第--h字支撐板，(5-1)-推土墊塊面板，(5-2)-第二十字支撐板；(6-1)-環(huán)形刀體，(6-2)-外沿；(7-1)-推土板，(7-2)-推土桿，(7-3)-承力底座；(δ-?)_ 環(huán)刀環(huán)， (8-2)-制樣筒環(huán)； (9-1)-上層重塑樣， (9-2)-下層重塑樣， (9-3)-異性滑動面。
[0033]以下結合實施例對本實用新型的具體內容作進一步詳細解釋說明。
【具體實施方式】
[0034]以下給出本實用新型的具體實施例，需要說明的是本實用新型并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本實用新型的保護范圍。
[0035]實施例:
[0036]遵從上述技術方案，如圖1至圖12所示，本實施例給出一種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，包括制樣筒I，與制樣筒I配合的支撐底座2和壓土底座3，還包括與制樣筒I配合的異性面模具4和推土墊塊5，還包括與制樣筒I配合的環(huán)刀6和推土器7;
[0037]所述的制樣筒I的一端套在支撐底座2上，制樣筒I的另一端上套有固位環(huán)8，所述的固位環(huán)8包括固接在一起的環(huán)刀環(huán)8-1和制樣筒環(huán)8-2，環(huán)刀6套在環(huán)刀環(huán)8-1內，制樣筒I套在制樣筒環(huán)8-2內；
[0038]所述的異性面模具4安裝在支撐底座2上，壓土底座3設置在制樣筒I內，壓土底座3擠壓一種干土，使得異性面模具4和壓土底座3之間制成上層重塑樣9-1;
[0039]所述的推土墊塊5替換異性面模具4，推土墊塊5安裝在支撐底座2上，支撐底座2通過推土墊塊5擠壓上層重塑樣9-1和推土墊塊5之間的另一種干土制成下層重塑樣9-2，制得上層重塑樣9-1和下層重塑樣9-2之間具有異性滑動面9-3的重塑樣9;
[0040]所述的推土器7替換支撐底座2和推土墊塊5，然后頂在下層重塑樣9-2上，環(huán)刀6替換壓土底座3安裝在環(huán)刀環(huán)8-1內，推土器7推動重塑樣9進入環(huán)刀6內。
[0041]制樣筒I為剛性圓筒，高度為6cm;內徑與所制的標準的重塑樣9的直徑適配，為6.18cm，側壁厚度大于環(huán)形刀體6-1的側壁厚度，為0.6cm。
[0042]支撐底座2包括承力底板2-1，承力底板2-1上固接有支撐臺2-2，支撐臺2-2上設置有十字凹槽2-3。承力底板2-1的直徑大于制樣筒I的外徑，為10.18cm，厚度為Icm;支撐臺2-2的直徑與制樣筒I的內徑相適配，為6.18cm，高度為1.5cm。
[0043]異性面模具4包括異性面模具面板4-1，異性面模具面板4-1底部固接有第一十字支撐板4-2;所述的推土墊塊5包括推土墊塊面板5-1，推土墊塊面板5-1底部固接有第二十字支撐板5-2，第一十字支撐板4-2或第二十字支撐板5-2與十字凹槽2-3配合安裝。
[0044]異性面模具4為剛性模具，制作模具時首先運用三維激光掃描技術快速采集異性滑動面9-3粗糙度的高精度大范圍數據，對采集得到的原始點云數據進行多次重復性的預處理工作，借助Surfer或者Matlab軟件建立異性滑動面9-3的三維幾何模型，將得到的三維模型導入3D打印軟件中，選用打印精度最高的剛性材料，打印異性面模具面板4-1;異性面模具面板4-1的直徑與制樣筒I的內徑相適配，直徑為6.18cm，厚度為0.5cm;第一十字支撐板4-2的長度小于制樣筒I的內徑，并且根據異性面模具面板4-1的粗糙程度，取為2.75cm。
[0045]推土墊塊5為剛性墊塊，推土墊塊面板5-1為圓形剛性板，厚度取為0.5cm，直徑與制樣筒I的內徑相適配，為6.18cm;第二十字支撐板5-2為剛性板，高度為1.5cm，長度小于制樣筒I的內徑，為5.18cm。
[0046]壓土底座3包括承力板3-1，承力板3-1上固接有壓土桿3-2。承力板3-1為圓形剛性板，厚度為lcm，直徑大于固位環(huán)8的外徑，為10.18cm;壓土桿3-2為剛性圓柱體，直徑與制樣筒I的內徑相適配，為6.18cm，高度大于環(huán)刀環(huán)8-1的高度并伸入制樣筒I內一定的深度，為3.85cm，承力板3-1和壓土桿3-2的軸線重合。
[0047]環(huán)刀6包括環(huán)形刀體6-1，環(huán)形刀體6-1頂端設置有與環(huán)刀環(huán)8-1頂端接觸的外沿6-
2。環(huán)形刀體6-1的內徑與所制標準的重塑樣9的直徑適配，為6.18cm，環(huán)形刀體6-1的側壁厚
0.lcm，外沿6-2的高0.15cm。環(huán)刀環(huán)8-1和制樣筒環(huán)8-2的軸線重合，環(huán)刀環(huán)8-1的直徑與環(huán)刀6的環(huán)形刀體6-1的外徑相適配，內徑為6.38cm，高度為1.85cm;制樣筒環(huán)8-2直徑與制樣筒I的外徑相適配，內徑取為7.38cm，高度為2cm;環(huán)刀環(huán)8-1和制樣筒環(huán)8-2的外徑小于承力板3-1的直徑，均為8.48cm。
[0048]推土器7包括與重塑樣9接觸的推土板7-1，推土板7-1底部固接有推土桿7-2的一端，推土桿7-2的另一端固接有承力底座7-3，三者軸線重合。推土器7為剛性材料，推土板7-1為剛性圓形板，直徑與制樣筒I的內徑相適配，為6.18cm;推土桿7-2為剛性圓柱體，直徑小于推土板7-1的直徑，為2.18cm;承力底座7-3為剛性圓形板，直徑大于制樣筒I的外徑，為10.18cm0
[0049]如圖1至圖4所示，本實用新型的使用方法包括如下步驟:
[0050]步驟一，平穩(wěn)放置支撐底座2，先將異性面模具4裝入支撐底座2上，此時第一十字支撐板4-2嵌入到十字形凹槽2-3中，其次將制樣筒I套裝在支撐底座2之上，再將固位環(huán)8套裝到制樣筒I之上。
[0051]步驟二，將一定質量的一種干土放入異性面模具面板4-1之上的制樣筒I內，將壓土底座3的壓土桿3-2壓入制樣筒I內，在承力板3-1上施加法向固結壓力，使壓土桿3-2擠壓干土，直至承力板3-1與固位環(huán)8的端部充分接觸不可下降時，異性面模具面板4-1上的上層重塑樣94制備完成。
[0052]步驟三，將制樣器平穩(wěn)倒置，使壓土底座3位于底面上并保持平穩(wěn)，取出支撐底座2并將異性面模具4取出；將一定質量的另一種干土放入制樣筒I內，將推土墊塊5放置于制樣筒I內，推土墊塊面板5-1與干土接觸，第二十字支撐板5-2朝上放置，再將支撐底座2放入制樣筒I內，使得十字形凹槽2-3與下方的第二十字支撐板5-2完全嵌合。在支撐底座2的承力底板2-1上施加法向固結壓力，使推土墊塊面板5-1擠壓土體，直至承力底板2-1與制樣筒I的端部充分接觸不可下降時，下層重塑樣9-2制備完成，至此一個包含異性接觸面9-3的重塑樣9制備完成。
[0053]步驟四，將支撐底座2和推土墊塊5依次取出，將推土器7的推土板7-1放置于制樣筒I內下層重塑樣9-2上，再將裝置倒置，使承力底座7-3平穩(wěn)放置在桌面上。取下壓土底座3，將環(huán)刀6放入環(huán)刀環(huán)8-1內，向下施力緩慢推壓環(huán)刀6，直至制樣筒I與承力底座7-3完全接觸，此時已將所制重塑樣9推入環(huán)刀7內。
[0054]步驟五，取下推土器7、制樣筒I和固位環(huán)8，取出環(huán)刀6，制樣完成。
【主權項】
1.一種制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，包括制樣筒(I)，與制樣筒(I)配合的支撐底座(2)和壓土底座(3)，其特征在于:還包括與制樣筒(I)配合的異性面模具(4)和推土墊塊(5)，還包括與制樣筒(I)配合的環(huán)刀(6)和推土器(7); 所述的制樣筒(I)的一端套在支撐底座(2)上，制樣筒(I)的另一端上套有固位環(huán)(8)，所述的固位環(huán)(8)包括固接在一起的環(huán)刀環(huán)(8-1)和制樣筒環(huán)(8-2)，環(huán)刀(6)套在環(huán)刀環(huán)(8-1)內，制樣筒(I)套在制樣筒環(huán)(8-2)內； 所述的異性面模具(4)安裝在支撐底座(2)上，壓土底座(3)設置在制樣筒(I)內，壓土底座(3)擠壓一種干土，使得異性面模具(4)和壓土底座(3)之間制成上層重塑樣(9-1); 所述的推土墊塊(5)替換異性面模具(4)，推土墊塊(5)安裝在支撐底座(2)上，支撐底座(2)通過推土墊塊(5)擠壓上層重塑樣(9-1)和推土墊塊(5)之間的另一種干土制成下層重塑樣(9-2)，制得上層重塑樣(9-1)和下層重塑樣(9-2)之間具有異性滑動面(9-3)的重塑樣(9); 所述的推土器(7)替換支撐底座(2)和推土墊塊(5)頂在下層重塑樣(9-2)上，環(huán)刀(6)替換壓土底座(3)安裝在環(huán)刀環(huán)(8-1)內，推土器(7)推動重塑樣(9)進入環(huán)刀(6)內。2.如權利要求1所述的制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，其特征在于:所述的支撐底座(2)包括承力底板(2-1)，承力底板(2-1)上固接有支撐臺(2-2)，支撐臺(2-2)上設置有十字凹槽(2-3)。3.如權利要求2所述的制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，其特征在于:所述的異性面模具(4)包括異性面模具面板(4-1)，異性面模具面板(4-1)底部固接有第一十字支撐板(4-2);所述的推土墊塊(5)包括推土墊塊面板(5-1)，推土墊塊面板(5-1)底部固接有第二十字支撐板(5-2)，第一十字支撐板(4-2)或第二十字支撐板(5-2)與十字凹槽(2-3)配合安裝。4.如權利要求1所述的制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，其特征在于:所述的壓土底座(3)包括承力板(3-1)，承力板(3-1)上固接有壓土桿(3-2)。5.如權利要求1所述的制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，其特征在于:所述的環(huán)刀(6)包括環(huán)形刀體(6-1)，環(huán)形刀體(6-1)頂端設置有與環(huán)刀環(huán)(8-1)頂端接觸的外沿(6-2)ο6.如權利要求1所述的制備包含黃土滑坡異性滑動面重塑樣的制樣器，其特征在于:所述的推土器(7)包括與重塑樣(9)接觸的推土板(7-1)，推土板(7-1)底部固接有推土桿(7-2)的一端，推土桿(7-2)的另一端固接有承力底座(7-3)。
【文檔編號】G01N1/28GK205506494SQ201620070770
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月25日
【發(fā)明人】祝艷波, 肖楓, 黃興, 姚宇昂
【申請人】長安大學