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      無擾動土的壓縮試驗儀的制作方法

      文檔序號:8120186閱讀:444來源:國知局
      專利名稱:無擾動土的壓縮試驗儀的制作方法
      技術領域
      本發(fā)明涉及是一種土體試驗裝置,尤其是涉及一種無擾動土的壓縮試驗儀。
      技術背景在對土體強度的研究中,可知土體的強度與其所受的擾動程度有很大關系, 原狀土樣的強度要遠大于擾動土樣。所以在研究中許多研究者探索在原狀土樣 和擾動土樣強度之間的相關聯(lián)系,以判定擾動后土樣的強度折減程度。而且對 土樣的擾動程度不同,強度的折減程度也不一樣。那么在研究中就要有合適的 方法和儀器來模擬不同程度的擾動,并保證模擬后的狀態(tài)可以被合理保持并且 其強度可以被準確測試。目前已知的土體擾動模擬方法中對重塑土樣的壓縮和 卸荷是一種有效的方法,但目前已有的土體壓縮儀只能對土體進行簡單壓縮, 而不能提供合適大小的試樣來進行進一步的三軸試驗,并且現(xiàn)有壓縮儀在壓縮 后取樣過程中會對土樣產(chǎn)生較大的擾動,這就在很大程度上影響了研究的準確 性。發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有土體壓縮儀對于擾動土樣研究的缺陷,本發(fā)明的目的在于提供 一種無擾動土的壓縮試驗儀,可以對重塑土樣進行有控制地壓縮,提供后續(xù)試 驗研究中所需的合適大小土樣,并且可以在壓縮后的取樣過程中保持此樣的結 構性不受取樣擾動影響。同時也可滿足壓縮時排水與不排水的兩種不同試驗需 要。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 包括外框架部件和壓力倉部件,其中l(wèi))外框架部件包括底板、兩根立柱、橫梁、縱梁、荷載盤及掛鉤;底板安 裝兩根立柱,兩根立柱上端裝有橫梁,橫梁下端面開有凹槽,縱梁上端面開有 的承重刀口,承重刀口與橫梁下端面凹槽相配后固定,承重刀口一側的短縱梁 上放置平衡砝碼,承重刀口另一側的長縱梁下端設有荷載盤及掛鉤。2)壓力倉部件包括頂壓帽、頂蓋、外筒、內(nèi)筒、環(huán)刀、限位環(huán)、底座、三根固定桿、上透水石和下透水石;在底面開有排水槽的底座孔中依次裝有下透 水石、限位環(huán),限位環(huán)孔中裝有環(huán)刀;內(nèi)筒由三瓣構成并插入外筒中頂部平齊 后固定,內(nèi)筒長度小于外筒長度,內(nèi)筒與環(huán)刀外圓配合,三根固定桿的一端分別與底座鉸接,三根固定桿的另一端上裝有頂蓋,頂蓋壓在外筒端面,待壓土 體裝入內(nèi)筒中,透水石從頂蓋壓在土體上,底面開有排水槽的頂壓帽壓在透水 石上。將壓力倉部件的底座裝在外框架部件底板的壓縮倉安裝區(qū)域,調(diào)整橫梁和 縱梁上下位置,壓力柱套入頂壓帽,縱梁經(jīng)壓力柱對準頂壓帽中心,構成無擾 動土的壓縮試驗儀。所述的縱梁上端面設有縱向水平泡。所述的橫梁上端面設有橫向水平泡。 本發(fā)明具有的有益效果是制作一個大小合適的土體試樣,并且此樣的結構性和強度最大程度上得到了 保留,其殘留在環(huán)刀中的土體可以直接稱重測出制備樣的密度,操作簡單方便。 可以使用本儀器在土體試驗研究時提供壓縮且無擾動的土體試樣,進行無擾土 體的研究,重塑土可在其中成型、受壓,并無擾動成樣。


      圖l是本發(fā)明的結構原理示意圖。圖2是外框架部件的結構原理示意圖。圖3是圖2外框架部件的A-A正視圖。圖4是圖2外框架部件的右視圖。圖5是壓力倉部件的局部剖視圖。圖6是內(nèi)筒結構示意圖。圖7是外筒結構示意圖。圖8是頂蓋結構示意圖。圖9是底座結構示意圖。圖中l(wèi).底板,2.立柱,3.橫梁,4.縱梁,5.荷載盤及掛鉤,6.壓力柱,7.承 重刀口, 8.平衡砝碼,9.縱向水平泡,IO.限位螺母,ll.橫向水平泡,12.底板安 裝孔,13.壓縮倉安裝區(qū)域,14.頂壓帽,15.頂蓋,16.外筒,17.內(nèi)筒,18.環(huán)刀, 19.限位環(huán),20.底座,21.固定桿,22.上透水石,23.下透水石。
      具體實施方式
      下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明包括外框架部件和壓力倉部件,其中如圖l、圖2、圖4所示,外框架部件包括底板l、兩根立柱2、橫梁3、 縱梁4、荷載盤及掛鉤5;底板1安裝兩根立柱2,兩根立柱2上端裝有橫梁3, 橫梁3用四顆限位螺母10固定,橫梁3下端面開有凹槽,縱梁4上端面開有的承重刀口7,承重刀口7與橫梁3下端面凹槽相配后固定,承重刀口7—側的短 縱梁3上放置平衡砝碼8,承重刀口 7另一側的長縱梁3下端設有荷載盤及掛鉤 5、壓力柱6,橫梁3和縱梁4上分別配有橫向水平11泡和縱向水平泡9。如圖5所示,壓力倉部件包括頂壓帽14、頂蓋15、外筒16、內(nèi)筒17、環(huán)刀 18、限位環(huán)19、底座20、三根固定桿21、上透水石22和下透水石23。在底面開 有排水槽的底座20孔中依次裝有下透水石23、限位環(huán)19,限位環(huán)19孔中裝有環(huán) 刀18;內(nèi)筒17由三瓣構成并插入外筒16中頂部平齊后固定,內(nèi)筒17長度小于外 筒16長度,內(nèi)筒17與環(huán)刀18外圓配合,三根固定桿21的一端分別與底座20鉸接, 三根固定桿21的另一端上裝有頂蓋15,頂蓋15壓在外筒16端面,待壓土體裝入 內(nèi)筒17中,透水石22從頂蓋15壓在土體上,底面開有排水槽的頂壓帽14壓在上 透水石22上。如圖l、圖3所示,將壓力倉部件的底座20裝在外框架部件底板的壓縮倉 安裝區(qū)域13,調(diào)整橫梁3和縱梁4上下位置,裝在縱梁4下端的壓力柱6套入 頂壓帽14,縱梁4經(jīng)壓力柱6對準頂壓帽14中心,構成無擾動土的壓縮試驗儀。如圖5所示,所述的縱梁4上端面設有縱向水平泡9。如圖9所示,所述的橫梁3上端面設有橫向水平泡11。本發(fā)明的工作過程如下1. 安裝如圖2,圖3,圖4,圖9所示,將底板1在安裝孔位置12用兩顆螺母 安裝在可靠的實驗臺上,使掛鉤5可以從實驗臺上自由下垂。將底座20用三顆螺 母安裝在底板的壓縮安裝區(qū)域上13。把下透水石23放入底座中并在其上放置限 位環(huán)19,限位環(huán)寬口向上。調(diào)整橫梁3兩側的限位螺母10,觀看橫向水平泡ll, 使橫梁水平;調(diào)整縱梁4尾部的平衡砝碼8位置,觀看縱向水平泡9,使縱梁水平。2. 成樣:如圖5,圖6(a)、 (b),圖7(a)、 (b),圖8(a)、 (b),圖9(a)、 (b)所示, 將內(nèi)筒17三瓣膜組合成筒狀放入外筒16中,并用六顆螺絲將內(nèi)外筒固定在一起。 在組合好的內(nèi)外筒底側插入環(huán)刀18,使內(nèi)外筒16、環(huán)刀18構成有刀口的一個完 整筒狀取樣裝置,并把筒內(nèi)側刷上凡士林或黃油。將此裝置緩緩插擾動土樣中, 邊插邊用刀片刮去裝置周邊的土,直至土樣完全裝滿取樣裝置。用刀片和鋼絲 鋸小心刮去裝置上下筒口表面的余土,把取樣裝置環(huán)刀插入底座中,放置平穩(wěn)。 在外筒上側放好頂蓋15,使其連接緊密。用底座20上的三根固定桿21分別嵌入 頂蓋的三個缺口中,并用自帶螺母固定緊密。3. 壓縮如圖l,圖5所示,在已完成安裝和取樣的壓縮筒上依次放置上透水 石22、頂壓帽14,將壓力柱6正對頂壓帽14中心位置。根據(jù)研究要求在荷載盤或掛鉤5上加載合適的荷載并控制加載時間。需要注意的是,壓縮倉的內(nèi)徑是 61.8mm,試樣承壓面積是30cm 根據(jù)杠桿原理,本發(fā)明荷載盤5處與壓力倉中 心位置(壓力柱6)的荷載比值是l: 15,即荷載盤5處施加0.2N (0.02kg的砝碼) 的荷載即可在壓力柱6處產(chǎn)生3N的力,在壓力倉中產(chǎn)生lkPa的壓力。4.取樣如圖l,圖5,圖6,圖7所示,在完成所有壓力的施加及卸載后,除 去固定桿21的約束,小心取下內(nèi)外筒及環(huán)刀組成的取樣裝置,將此裝置倒置于 毛玻璃片上,除去內(nèi)外筒的約束螺絲,將外筒16移除,并把內(nèi)筒17三瓣用滑移 的方法去除。用鋼絲鋸將環(huán)刀及其內(nèi)部土樣一起取下,用作密度測試使用,則 剩下的完整圓柱土樣(0>=61.8mm, H=180mm)可作為進一步研究用的試樣。 稱量環(huán)刀18及其中的土樣重量并減去事先稱量的環(huán)刀18重量得到環(huán)刀中土樣的 重量,可以方便地得到壓縮后土樣的密度。需要注意的是,環(huán)刀18的容積是一 定的,<D=61.8mm, h=20mm,容積為60cm3。
      權利要求
      1. 一種無擾動土的壓縮試驗儀,其特征在于,包括外框架部件和壓力倉部件,其中1)外框架部件包括底板(1)、兩根立柱(2)、橫梁(3)、縱梁(4)、荷載盤及掛鉤(5);底板(1)安裝兩根立柱(2),兩根立柱(2)上端裝有橫梁(3),橫梁(3)下端面開有凹槽,縱梁(4)上端面開有承重刀口(7),承重刀口(7)與橫梁(3)下端面凹槽相配后固定,承重刀口(7)一側的短縱梁(3)上放置平衡砝碼(8),承重刀口(7)另一側的長縱梁(3)下端設有荷載盤及掛鉤(5);2)壓力倉部件包括頂壓帽(14)、頂蓋(15)、外筒(16)、內(nèi)筒(17)、環(huán)刀(18)、限位環(huán)(19)、底座(20)、三根固定桿(21)、上透水石(22)和下透水石(23);在底面開有排水槽的底座(20)孔中依次裝有下透水石(23)、限位環(huán)(19),限位環(huán)(19)孔中裝有環(huán)刀(18);內(nèi)筒(17)由三瓣構成并插入外筒(16)中頂部平齊后固定,內(nèi)筒(17)長度小于外筒(16)長度,內(nèi)筒(17)與環(huán)刀(18)外圓配合,三根固定桿(21)的一端分別與底座(20)鉸接,三根固定桿(21)的另一端上裝有頂蓋(15),頂蓋(15)壓在外筒(16)端面,待壓土體裝入內(nèi)筒(17)中,透水石(22)從頂蓋(15)壓在土體上,底面開有排水槽的頂壓帽(14)壓在透水石(22)上;將壓力倉部件的底座(20)裝在外框架部件底板的壓縮倉安裝區(qū)域(13),調(diào)整橫梁(3)和縱梁(4)上下位置,壓力柱(6)套入頂壓帽(14),縱梁(4)經(jīng)壓力柱(6)對準頂壓帽(14)中心,構成無擾動土的壓縮試驗儀。
      2. 根據(jù)權利要求1所述的一種無擾動土的壓縮試驗儀,其特征在于所述的 縱梁(4)上端面設有縱向水平泡(9)。
      3. 根據(jù)權利要求1所述的一種無擾動土的壓縮試驗儀,其特征在于所述的 橫梁(3)上端面設有橫向水平泡(l 1)。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種無擾動土的壓縮試驗儀。在底板的立柱上端裝有橫梁,縱梁上端面的承重刀口與橫梁下端面凹槽相配后固定,短縱梁上放置平衡砝碼,長縱梁下端設有荷載盤及掛鉤組成的外框架部件;在底座孔中裝有下透水石、限位環(huán)和環(huán)刀;內(nèi)筒由三瓣構成并插入外筒中,內(nèi)筒與環(huán)刀外圓配合,三根固定桿的一端分別與底座鉸接,另一端上裝有頂蓋壓在外筒端面,待壓土體裝入內(nèi)筒中,透水石從頂蓋壓在土體上,頂壓帽壓在透水石上組成的壓力倉部件。將壓力倉部件裝在外框架部件底板上,調(diào)整橫梁和縱梁位置,壓力柱套入頂壓帽,縱梁經(jīng)壓力柱對準頂壓帽中心,構成無擾動土的壓縮試驗儀。為相關研究提供無擾動的土樣,重塑土可在其中成型、受壓,并無擾動成樣。
      文檔編號B30B1/02GK101256126SQ20081006089
      公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權日2008年3月25日
      發(fā)明者張曉曼, 徐日慶, 朱劍鋒, 李昕睿, 邵允鋮 申請人:浙江大學
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