一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置及制样方法制造方法及图纸

一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置及制样方法，其装置的构成主要是：土样筒两端的外壁均与延伸筒内壁的卡槽套合，延伸筒非卡槽部位的内壁直径与土样筒的内壁直径相等；延伸筒及土样筒内套垫块套件，垫块套件的组成是：外垫块背面端的外周向外凸起形成盖沿，外垫块正面中心设有带螺纹的凸起；中间垫块背面中心有螺纹孔，正面中心有带螺纹的凸起，中间垫块有两个；内垫块背面设有螺纹孔，正面平整；外垫块、中间垫块、内垫块之间通过凸起与相应螺纹孔螺纹连接；内垫块、中间垫块高度为土样筒高度的1/5；内垫块与外垫块的高度之和减去盖沿厚度等于延伸筒非卡槽部位高度。该装置制得的试样均匀性好，可使三轴试验的试验结果更精确、可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
土工(土木工程)试验中的三轴试验所用试样分为原状土试样和扰动土试样两种。扰动土试样的制备主要包括选取土样、风干(或烘干)、碾散、过筛、配土、制样等程序。其中，制样是非常关键的一步，现阶段主要有双面压样法和分层击实法。双面压样法:是将制样所需土样全部倒入制样筒，测量压头与土样接触时的试样高度，计算与最终需要的试样高度的差值，控制压头下降速度，当压头下降到设计高度时，将试样反转过来，控制加载时间及载荷大小，直至所需的试样高度。此方法制样过程中因制样未分层，土样与筒壁之间产生较大的累积摩擦力，使得试样中间的密实度相对两端要小，造成试样不均匀，试验误差大。分层击实法:如《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)中第18.3.3款所述，用带有击实板的击锤将制样所需土样在击实筒内分层击实，分层层数为3?8层，每层土样质量应相等，每层接触面应刨毛，击完最后一层，将击实筒内的试样两端整平。该方法在制样过程中存在如下缺点:1、制样过程中，试样的密实度用体积控制，由于制样筒的直径是固定的，所以密实度通过高度进行控制；每层土样质量相等，击实后的各层预计高度也应相等。但由于，在击实筒底部击完第一层土样并将表面刨毛后，直接在第一层土样上击实第二层土样，然后自下而上依次击实第三层至最后一层；因此，其第一层土样所受击实次数最多，击实功最大；制样完成后第一层土样的高度将小于预计高度，相反，最后一层土样的高度将大于预计高度。导致试样的密实度自下而上逐渐降低，上下两端的差别最大，造成试样的密实度不均匀，由于三轴试验过程中，试样的两端是直接受力面，这种不均匀性会严重干扰试样的受力状态，使得试验数据偏差较大。2、制样过程中，需通过观察直尺的刻度判断每层土样击实是否达到要求的高度，各层土样击实后的厚度将受到较大的人为因素影响，也会产生误差。3、制样过程中，每层土样的击实均由人工操作，较难保证击锤导杆在击实过程中保持竖直，易造成各层土样表面不水平。同时，根据规范要求，当最后一层土样表面(试样端面)不水平时，需对试样端面进行整平处理，但整平处理难度较大、耗时较长，会大大降低制样效率。并且整平操作也会对试样造成较大的扰动，降低试样端面的均匀性降低。
技术实现思路
本专利技术的第一专利技术目的在于提供一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置，使用该装置进行制样，可以精确控制每层土样的压实高度和端面的水平，制得的试样样均匀性更好，从而使三轴试验的试验误差小，试验结果更精确、可靠；并且其操作方便、试样的制备效率更高。本专利技术实现其第一专利技术目的所采取的技术方案是，一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置，其特征在于:圆柱形的土样筒的两端头的外壁均与延伸筒内壁的卡槽套合,延伸筒卡槽部位的外周面向外凸起形成凸缘，延伸筒非卡槽部位的内壁直径与土样筒的内壁直径相等；土样筒两端头的延伸筒的凸缘之间通过螺杆连接；所述的延伸筒及土样筒内套垫块套件,垫块套件的组成是:外垫块的背面端的外周面向外凸起形成盖沿，外垫块的正面中心设有带螺纹的凸起；中间垫块的背面中心设有螺纹孔，正面中心设有带螺纹的凸起，中间垫块有两个；内垫块的背面设有螺纹孔，正面平整；外垫块的凸起与第一个中间垫块的螺纹孔螺纹连接，第一个中间垫块的凸起与第二个中间垫块的螺纹孔螺纹连接，第二个中间垫块的凸起与内垫块的螺纹孔螺纹连接；延伸筒及土样筒内套垫块套件的具体方式是:将垫块套件的内垫块端插入延伸筒及土样筒的内腔，并使外垫块的盖沿抵紧延伸筒的口沿；所述的内垫块和中间垫块的高度均等于土样筒高度的1/5 ;内垫块与外垫块的高度之和减去盖沿的厚度等于延伸筒非卡槽部位的高度。进一步，本专利技术的土样筒的两端头的外壁呈向土样筒端面逐渐缩小的圆锥形；延伸筒内壁的卡槽也呈向土样筒端面逐渐缩小的圆锥形。本专利技术的第二专利技术目的在于提供一种使用上述的三轴试验试样制备的对称分层压样装置的制样方法，该制样方法操作方便、试样的制备效率高，可以精确控制每层土样的压实高度和端面的水平，制得的试样样均匀性更好，从而使三轴试验的试验误差小，试验结果更精确、可靠。本专利技术实现其第二专利技术目的所采用的技术方案是，一种使用上述的三轴试验试样制备的对称分层压样装置，所述的试样按5层分层压实制备，其具体操作步骤如下:A、将插入延伸筒及土样筒内腔上端的垫块套件取出，再将质量为试样总质量1/5的第一层土样填入土样筒及延伸筒内；再将取出的垫块套件沿上端的延伸筒内壁套入延伸筒及土样筒中，直至盖沿抵紧延伸筒的口沿，将所填入的土样压实至所需的密实度；B、将整个压样装置第一次翻转180°，取出位于延伸筒及土样筒内腔上端的垫块套件，将压实后土样的临空面刨毛，将质量为试样总质量1/5的第二层土样填入土样筒及延伸筒内；将取出的垫块套件卸掉第二个中间垫块，使外垫块的凸起与第一个中间垫块的螺纹孔螺纹连接；再将垫块套件沿上端的延伸筒内壁套入延伸筒及土样筒中，直至盖沿抵紧延伸筒的口沿，将所填入的第二层土样压实至所需的密实度；C、将整个压样装置第二次翻转180°，取出延伸筒及土样筒内腔上端的垫块套件，将压实后第一层土样的临空面刨毛，将质量为试样总质量1/5的第三层土样填入土样筒及延伸筒内；将取出的垫块套件卸掉第二个中间垫块，使外垫块的凸起与第一个中间垫块的螺纹孔螺纹连接；再将垫块套件沿上端的延伸筒内壁套入延伸筒及土样筒中，直至盖沿抵紧延伸筒的口沿，将所填入的第三层土样压实至所需的密实度；D、将整个压样装置第三次翻转180°，取出位于延伸筒及土样筒内腔上端的垫块套件，将压实后第二层土样的临空面刨毛，再将质量为试样总质量1/5的第四层土样填入土样筒及延伸筒内；将取出的垫块套件卸掉第一个中间垫块，使外垫块的凸起与内垫块的螺纹孔螺纹连接；再将垫块套件沿上端的延伸筒内壁套入延伸筒及土样筒中，直至盖沿抵紧延伸筒的口沿，使沿上端的延伸筒内壁压入延伸筒及土样筒中，直至盖沿抵紧延伸筒的口沿，将所填入的第四层土样压实至所需的密实度；E、将整个压样装置第四次翻转180°，取出插入延伸筒及土样筒内腔上端的垫块套件，将压实后第三层土样的临空面刨毛，再将质量为试样总质量1/5的第五层土样填入土样筒及延伸筒内；将取出的垫块套件卸掉第一个中间垫块，使外垫块的凸起与内垫块的螺纹孔螺纹连接；再将垫块套件沿上端的延伸筒内壁套入延伸筒及土样筒中，直至盖沿抵紧延伸筒的口沿，将所填入的第五层土样压实至所需的密实度，即完成试样制备。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:一、制样过程中，土样筒及两端头的延伸筒可以整体180°上下翻转，垫块套件可以自由装配，在土样筒中部的对称位置压制第一层土样，之后四层土样对称分布于第一层土样的两端进行压制，使得制备完成后的试样整体的两端更均匀。二、制样过程中，采用静压力而非冲击荷载，第一层压制完成的土样受之后各层土样压制的干扰相对于分层击实法制样时小，制备的第一层土样与后续几层土样的密实度差异性小，5层土样构成的整体试样的均匀性更好。三、制样过程中，每个中间垫块等高，每层土样高度由盖沿抵紧延伸筒的口沿来控制，其控制标准自动保持高度的一致性。因此，每层土样压制后的密实度保持一致，实现了试样的等质量、等高度分层压制，试样制备更均匀，制样效率更高。四、制样过程中，每层土样的端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置，其特征在于：圆柱形的土样筒(1)的两端头的外壁均与延伸筒(2)内壁的卡槽套合，延伸筒(2)卡槽部位的外周面向外凸起形成凸缘(2a)，延伸筒(2)非卡槽部位的内壁直径与土样筒的内壁直径相等；土样筒(1)两端头的延伸筒(2)的凸缘(2a)之间通过螺杆(3)连接；所述的延伸筒(2)及土样筒(1)内套垫块套件，垫块套件的组成是：外垫块(4)的背面端的外周面向外凸起形成盖沿(4b)，外垫块(4)的正面中心设有带螺纹的凸起(4a)；中间垫块(5)的背面中心设有螺纹孔，正面中心设有带螺纹的凸起(5a)，中间垫块(5)有两个；内垫块(6)的背面设有螺纹孔，正面平整；外垫块(4)的凸起(4a)与第一个中间垫块(5)的螺纹孔螺纹连接，第一个中间垫块(5)的凸起(5a)与第二个中间垫块(5)的螺纹孔螺纹连接，第二个中间垫块(5)的凸起与内垫块(6)的螺纹孔螺纹连接；延伸筒(2)及土样筒(1)内套垫块套件的具体方式是：将垫块套件的内垫块端插入延伸筒(2)及土样筒(1)的内腔，并使外垫块(4)的盖沿(4b)抵紧延伸筒(2)的口沿；所述的内垫块(6)和中间垫块(5)的高度均等于土样筒(1)高度的1/5；内垫块(6)与外垫块(4)的高度之和减去盖沿(4b)的厚度等于延伸筒(2)非卡槽部位的高度。...

【技术特征摘要】
1.一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置，其特征在于: 圆柱形的土样筒(I)的两端头的外壁均与延伸筒(2)内壁的卡槽套合，延伸筒(2)卡槽部位的外周面向外凸起形成凸缘(2a)，延伸筒(2)非卡槽部位的内壁直径与土样筒的内壁直径相等；土样筒(I)两端头的延伸筒(2)的凸缘(2a)之间通过螺杆(3)连接； 所述的延伸筒(2)及土样筒(I)内套垫块套件，垫块套件的组成是: 外垫块(4)的背面端的外周面向外凸起形成盖沿(4b)，外垫块(4)的正面中心设有带螺纹的凸起(4a);中间垫块(5)的背面中心设有螺纹孔，正面中心设有带螺纹的凸起(5a)，中间垫块(5)有两个；内垫块(6)的背面设有螺纹孔，正面平整；外垫块(4)的凸起(4a)与第一个中间垫块(5)的螺纹孔螺纹连接，第一个中间垫块(5)的凸起(5a)与第二个中间垫块(5)的螺纹孔螺纹连接，第二个中间垫块(5)的凸起与内垫块(6)的螺纹孔螺纹连接；延伸筒(2)及土样筒(I)内套垫块套件的具体方式是:将垫块套件的内垫块端插入延伸筒(2)及土样筒(I)的内腔，并使外垫块(4)的盖沿(4b)抵紧延伸筒(2)的口沿； 所述的内垫块(6)和中间垫块(5)的高度均等于土样筒(I)高度的1/5 ;内垫块(6)与外垫块(4)的高度之和减去盖沿(4b)的厚度等于延伸筒(2)非卡槽部位的高度。2.根据权利要求1所述的一种三轴试验试样制备的对称分层压样装置，其特征在于:所述的土样筒⑴的两端头的外壁呈向土样筒⑴端面逐渐缩小的圆锥形，延伸筒⑵内壁的卡槽也呈向土样筒(I)端面逐渐缩小的圆锥形。3.一种使用权利要求1所述的三轴试验试样制备的对称分层压样装置的制样方法，所述的试样按5层分层压实制备，其具体操作步骤如下: A、将插入延伸筒(2)及土样筒(I)内腔上端的垫块套件取出，再将质量为试样总质量.1/5的第一层土样(7a)填入土样筒(I)及延伸筒(2)内；再将取出的垫块套件沿上端的延伸筒⑵内壁套入延伸筒⑵及土样筒⑴中，直至盖沿(4b)抵紧延伸筒⑵的口沿，将所填入的土样(7a)压实至所需的密实度； B、将整个压样装置第一次翻转180°，取出位于延伸筒(2)及土样筒(I)内腔上端的垫块套件，将压实后土样(7a)的临...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，卢良青，张良，蒋良潍，侯振斌，孟伟超，阮红枫，邹亮明，赵明志，梁多伟，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51