一種土工三軸試驗試件對開模的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種土工三軸試驗試件對開模，土工三軸試驗試件對開模包括對開筒，對開筒被軸向分為相同的能嚴密合實的兩部分，可在對開筒內上下移動的墊塊，可套在對開筒柱體外部的套環，可在對開筒內上下運動的壓實桿。本實用新型的有益效果是本實用新型制作的土工三軸試驗試件密實度較均勻，從而能夠獲得較可靠的土工三軸試驗數據。
【專利說明】一種土工三軸試驗試件對開模
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于土木工程設備【技術領域】，涉及一種土工三軸試驗試件對開模。
【背景技術】
[0002]隨著土力學理論的完善和科技水平的提升，土工三軸試驗已成為一種常用的測量土的內摩擦角、粘聚力、動模量等力學參數的方法。為準確得到這些參數，良好的三軸試驗試件是不可缺少的。當前試驗規程要求試件的直徑和高度應該符合三軸儀對試件尺寸的要求，試件高度與直徑之比通常為2.0?2.5，對于擾動土試件，黏土應分5?8層壓實，其他土分3?5層壓實，以保證試件整體上的均勻性。
[0003]常規擾動土制樣模有直筒式和組裝式兩種，直筒式模具制件時把土樣倒入直筒模中，然后分層壓實到試件所需的高度，再借助外力把試件頂出來即可。此法較簡單，但也有幾個缺點:(1)分層壓實過程中每層的高度無法準確有效控制，從而導致試件密度不均勻，這將直接影響到三軸試驗結果的準確性和科學性；(2)壓實成型后的試件通常與筒的內壁有較大摩阻力，需要借助較大的外力頂推才能從將其直筒模導出，而土工試件具有明顯的彈塑性，被頂推過程中將不可避免的產生塑性壓縮變形，導致試件的尺寸和密度改變，因而難以得到較符合要求的試件。
[0004]組裝式就是把上述直筒式模具軸向切割拆分成若干塊的再組裝的形式，制件時把各部件拼接成筒狀，在筒外使用鐵環將其固定，灌土分層壓實成型后再取下鐵環，掰開鐵模即可，此法能避免上述直筒式制作的試件用外力頂推出模時試件變形的問題，但是仍然存在無法有效控制分層壓實過程中試件均勻性的問題，而且由于粘性土試件易粘在模具內壁上，拆模時試件容易拉裂破壞；另外，組裝的模塊之間不能完全彌合，縫隙的存在將直接導致較小的土顆粒從模塊的縫隙溢出，試件表面因而產生條紋。
[0005]因此，設計一種合理的土工三軸試件的模具，用來制作密度較均勻性和外觀尺寸較規范的土工三軸試件，對提高三軸試驗測試結果的科學性具有重要作用；同時對三軸試驗成套設備的完善，提高行業水平，也具有一定的實際意義。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在提供一種土工三軸試驗試件對開模，解決了現有的土工三軸試件模具使用不方便，制作的試件密度不均勻的問題。
[0007]本實用新型一種土工三軸試驗試件對開模采用的技術方案是包括對開筒，對開筒被軸向分為相同的能嚴密合實的兩部分，可在對開筒內上下移動的墊塊，可套在對開筒柱體外部的套環，可在對開筒內上下運動的壓實桿。墊塊高度20mm，直徑71.5mm。對開筒為鋼材質，內徑72mm,厚度8.5mm,外徑89mm,高度184_ ;對開筒可軸向對稱地拆分為兩片,兩片的接合部分別設置凹槽和凸起，凸起可插入凹槽中。套環為鋼材質；套環內徑為90mm、夕卜徑120mm、高度15mm ;套環上有4個徑向對稱的螺紋孔；套環共有三個，分別套在對開筒上中下三個部位。壓實桿的傳力軸直徑為20mm,傳力軸上由上至下固定套有6塊板,最下端的是底板，底板的厚度為20mm,直徑為71.5mm ;底板上方依次設置五塊橫隔板,橫隔板的直徑為60mm,厚度為8.8mm,相鄰橫隔板的間距20mm,橫隔板之間、橫隔板與底板之間均可插入對開墊，對開墊的內徑為20.5mm、夕卜徑為90mm。
[0008]本實用新型的有益效果是本實用新型制作的土工三軸試驗試件密實度較均勻，從而能夠獲得較可靠的土工三軸試驗數據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型一種土工三軸試驗試件對開模中的對開筒；
[0010]圖2是墊塊示意圖；
[0011]圖3是對開模中的套環示意圖；
[0012]圖4是對開模中的壓桿示意圖；
[0013]圖5是土工三軸對開模總體示意圖；
[0014]圖6是土工三軸試件制作流程圖。
[0015]圖中，1.對開筒，2.墊塊，3.套環，4.壓實桿，5.凹槽，6.凸起，7.底板，8.橫隔板，
9.對開墊。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0017]本實用新型如圖1至圖4所示包括對開筒1，對開筒I被軸向分為相同的能嚴密合實的兩部分，為可在對開筒I內上下移動的墊塊2，可套在對開筒I柱體外部的套環3，可在對開筒內上下運動的壓實桿4。墊塊2高度20mm，直徑71.5mm，對開筒I為鋼材質，內徑72mm,厚度8.5mm，外徑89mm，高度184臟，以滿足所制的試件高度與直徑之比為2.0?2.5的要求。對開筒I可軸向對稱地拆分為兩片，兩片的接合形式為凹凸狀接口，其中凹進部位的尺寸應略大于凸出部位的尺寸，以保證兩片具有良好的契合性，我們設計的兩片的接合部分別設置凹槽5和凸起6，凸起6可插入凹槽5中。桶內下方有一表面平整的墊塊2，高度20mm，直徑71.5mm,略小于筒的內徑，以此保證墊塊能在桶內上下活動。套環3為鋼材質，內徑為90臟，以使其能剛好能套住上述對開筒外圍為準，外徑120臟，高度15臟，套環3上有4個徑向對稱的螺紋孔，直徑8mm的螺絲可以穿過。套環3共有三個，分別套在對開筒上中下三個部位，擰緊螺絲使其頂住對開筒I的外壁，這樣對開筒I的兩部分就能緊密的接合在一起。對開筒I凹凸式接合形式和環的存在將有效的防止對開筒I的錯位和變形，以此減小接合部位的間隙。所述壓實桿4的傳力軸直徑20mm，上有固定的6塊板，其中最下端的是底板7，底板7將直接作用在對開筒I內的土樣上對其壓實，底板7的厚度和直徑分別為20mm、71.5mm，保證足夠的強度，同時又能在對開筒I內上下活動，對開筒I的高度減去底板7和下端的墊塊2厚度，既是所需試件的高度；底板7上方是五塊板橫隔板8，直徑為60mm,厚度為8.8mm,相鄰橫隔板8之間、橫隔板8與底板7之間的間距20mm,因而板與板之間都可以楔入高度為19.9mm的對開墊9，其中對開墊9的內徑為20.5mm,與傳力軸的直徑相當，其外徑為90mm，與上述對開筒I的外徑相同。這樣，在壓實桿4向下壓實土樣的過程中，當對開墊9下端與對開筒I上端接觸后，對開墊9將不能繼續向下移動，此時，橫隔板8也被對開墊9頂住而不能下移，壓實桿4的上下運動被限制了，因而其下端的底板7只能在桶內伸入一定距離，這樣，底板7將土樣壓到了所需的厚度。在壓實桿4上由下至上先后5次楔入對開墊9之間，在對開墊9的限制下，壓實桿4下端的底板7每次只能伸入一固定的深度，因而能將土樣平均分為五層壓實。
[0018]如圖5和圖6所示為使用土工三軸試驗試件對開模制作試件的方法，可用于制作密實度較均勻的土工三軸試件，從而獲得較可靠的土工三軸試驗數據，主要包括以四個步驟:
[0019]步驟1:組裝對開筒I。所述對開筒I可軸向對稱地拆分為兩片，兩片的接合形式為凹凸狀接口，桶內下方有一表面平整的墊塊，對開筒I外面的有三個套環，分別套在對開筒I上中下三個部位，每個環上有4螺絲，擰緊螺絲能頂住筒的外壁，這樣對開筒I的兩部分就能緊密的接合在一起。組裝時，先在對開筒I內壁均勻的鋪上一層保鮮膜，保鮮膜對光滑的物體表面具有吸附性，并排除之間的氣泡；然后將對開筒I的兩片對接好，將三個套環套在對開筒的上中下三個部位，并擰緊上面的螺絲，使對開筒緊密的結合在一起。
[0020]步驟2:裝填土樣。稱量試件所需質量的土樣，平均分為五分，將其中一份倒入對開筒I并整平。
[0021]步驟3:將壓實桿4放入對開筒I中壓實土樣。所述壓實桿4上有固定的六塊板，這六塊板的間距是一樣的，相鄰的兩塊板之間可以楔入對開墊9，對開墊9的外徑等于對開筒I的外徑。操作時，先將對開墊9楔入頂層的橫隔板8下方，將壓實桿4放入對開筒I中，然后在壓實桿4上端施加壓力，壓實桿4的底板7將向下運動并壓實土樣。當對開墊9下端與對開筒I上端接觸后，對開墊9被對開筒I頂住將不能繼續向下移動，此時，整個壓實桿4被限制不能上下運動，這樣，土樣被壓到了所需試件的1/5的高度。靜壓幾分鐘后，取出壓實桿4,將對開墊9楔入下一層橫隔板8的下方，并將桶內土樣的上表層刨毛，并倒入1/5試件總質量的土樣并整平，將壓實桿4放入對開筒I中并施加壓力。
[0022]步驟4:重復步驟三，直到壓實完成，試件達到了所需的高度，再靜壓幾分鐘后卸掉壓實桿4，松開套環上的螺絲并取出套環，拆開對開筒1，取出試件，清理掉表層的保鮮膜，即得到了所需的土工三軸試件。
[0023]當然，以上所述僅是本實用新型的一種實施方式而已，應當指出對本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾均屬于本實用新型權利要求的保護范圍之內。
[0024]本實用新型制作的土工三軸試驗試件密實度較均勻，從而能夠獲得較可靠的土工三軸試驗數據。
[0025]1.鋼質的對開筒具有較高的強度，在較大的壓力下能保證不變形；兩片對開模結合處采用凹凸式的結合形式能保證其不會產生徑向的錯位，外圍的套環上四個螺絲的強力擠壓進一步增加了對開模在外力作用下的抗變形能力。
[0026]2.使用附帶有對開墊塊9的壓實桿4能準確控制每一層的壓實厚度，從而得到密度較均勻的試件，繼而提高試驗數據的可靠性。
【權利要求】
1.一種土工三軸試驗試件對開模，其特征在于:包括對開筒(1)，對開筒(I)被軸向分為相同的能嚴密合實的兩部分，可在對開筒(I)內上下移動的墊塊(2)，可套在對開筒(I)柱體外部的套環(3 )，可在對開筒內上下運動的壓實桿(4 )。
2.按照權利要求1所述一種土工三軸試驗試件對開模，其特征在于:所述墊塊(2)高度20mm,直徑 71.5mm。
3.按照權利要求1所述一種土工三軸試驗試件對開模，其特征在于:所述對開筒(I)為鋼材質，內徑72mm,厚度8.5mm,外徑89mm,高度184_ ;對開筒可軸向對稱地拆分為兩片,兩片的接合部分別設置凹槽(5)和凸起(6)，凸起(6)可插入凹槽(5)中。
4.按照權利要求1所述一種土工三軸試驗試件對開模，其特征在于:所述套環(3)為鋼材質；套環(3)內徑為90mm、外徑120mm、高度15mm ;套環(3)上有4個徑向對稱的螺紋孔；套環(3)共有三個，分別套在對開筒上中下三個部位。
5.按照權利要求1所述一種土工三軸試驗試件對開模，其特征在于:所述壓實桿(4)的傳力軸直徑為20mm，傳力軸上由上至下固定套有6塊板，最下端的是底板(7)，底板(7)的厚度為20mm，直徑為71.5mm ;底板(7)上方依次設置五塊橫隔板(8)，橫隔板(8)的直徑為60mm,厚度為8.8mm,相鄰橫隔板(8)的間距20mm，橫隔板(8)之間、橫隔板(8)與底板(7)之間均可插入對開墊(9)，對開墊(9)的內徑為20.5mm、外徑為90mm。
【文檔編號】G01N1/28GK203785939SQ201420043259
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】鄭健龍, 張軍輝, 岑廣明, 王艷嶺, 戴良良, 諶葉娟, 張磊, 吳后選 申請人:長沙理工大學