一種用于土工試驗的土樣切樣儀的制作方法
【專利說明】一種用于土工試驗的土樣切樣儀
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及土工試驗裝置技術領域，具體來說是一種用于土工試驗的土樣切樣儀。
[0003]
【背景技術】
[0004]在巖土工程勘察中，為了準確判斷巖土體的物理力學性質，除了在現場采取原位測試的方法以外，還需要采集原狀或擾動的巖土樣回到室內，采用特定的儀器進行土工試驗，根據試驗的結果對巖土體的物理力學性質指標進行判斷分析。
[0005]常規土工試驗包括物理性指標試驗(如顆粒分析試驗、液限和塑限試驗、含水量、容重、比重試驗等)和力學性指標試驗(如壓縮試驗、抗剪強度試驗等)。其中力學指標試驗主要是針對現場采取的原狀土樣進行的試驗，目的是在保持土樣原始結構和狀態的情況下，利用試驗儀器模擬土樣的工程受力狀態，對土樣的力學響應(壓縮特性、剪切特性等)進行測試，通過試驗結果指導工程建設。
[0006]巖土體的力學指標試驗對土樣的原狀性要求極高，在現場采樣、運輸、保存、制樣、試驗等環節都有著嚴格的要求。《建筑工程地質勘探與取樣規程》(JGJT87-2012)詳細說明了原狀土樣的采取及保存方法，在現場取樣到運輸至試驗室的過程中，只要嚴格遵守《建筑工程地質勘探與取樣規程》(JGJT87-2012)的相關要求，基本可以保證土樣的原狀性。然而在進行室內土工試驗時，制樣過程對原狀土樣的擾動較大，在一定程度上影響了試驗結果的準確性，其準確性直接影響工程建設的安全性和經濟性。
[0007]目前室內土工試驗多采用長約20mm或40mm、直徑61.8mm或79.8mm的標準試樣進行試驗，而現場采取的原狀土樣一般長200mm、直徑110mm，因而需要對現場采取的原狀土樣進行分塊之后，制作成標準試樣進行試驗。而對原狀土樣切塊的方法比較原始，多采用鋼絲與竹片組成的簡易弓鋸進行切分。其方法為:將土樣按長徑方向平置于水平臺面上，操作人員一只手按住土樣，另一只手用弓鋸切削土樣，在切削土樣的過程中不斷轉動土樣，使弓鋸上的鋼絲逐漸深入土樣之中，最終切斷土樣。每個原狀土樣要用弓鋸切削多次才能切分為多個試樣塊，然后再對試樣塊進行進一步精細切削，使其達到標準尺寸。
[0008]因此，人工利用弓鋸切樣存在著以下缺點:1)切樣過程土樣受力復雜，一方面受到操作員手按壓的力量，另一方面處于不斷轉動中，受力的方向和大小都處在變化，對土樣擾動較大，影響了試驗結果的準確性；2)弓鋸所切土樣斷面不平整，極易造成切樣失敗，也增加了后期精細切削的工作量和難度；3)弓鋸對硬塑狀態的土樣適用性較差，切樣過程周期較長，耗費人力較多，切樣效率低下，影響了試驗進度；4)弓鋸極易損壞，一旦損壞就要更換全新工具，可維護性較差。
[0009]如何設計出一種專用于進行原狀土樣分塊的工具已經成為急需解決的技術問題。
[0010]
【發明內容】
[0011]本發明的目的是為了解決現有技術中尚無原狀土樣分塊專用裝置的缺陷，提供一種用于土工試驗的土樣切樣儀來解決上述問題。
[0012]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
一種用于土工試驗的土樣切樣儀，包括支撐框架、傳動系統、刀架組件和限位腔體，所述的限位腔體包括腔體外殼和安裝在腔體外殼側部的框架聯接塊，限位腔體通過框架聯接塊安裝在支撐框架的底部，腔體外殼的中部橫向設有空腔，腔體外殼上位于空腔的上方設有進刀口 ；刀架組件包括刀盤架，齒條的下部安裝在刀盤架的側部，刀盤架位于腔體外殼的上方，刀盤架下方安裝有刀具，刀具位于進刀口的正上方；
傳動系統包括轉動軸，轉動軸橫向貫穿安裝在支撐框架上且位于限位腔體的上方，轉動軸與支撐框架構成轉動配合，轉動軸的一端固定安裝有手柄，轉動軸的另一端固定安裝有齒輪，齒條垂直安裝在支撐框架的側部且與支撐框架構成滑動配合，齒條與齒輪相嚙合且當手柄下拉時，刀具通過進刀口插在空腔內。
[0013]所述的傳動系統還包括導向桿，導向桿上端固定安裝在支撐框架上，導向桿下端固定安裝在限位腔體上，刀盤架貫穿安裝在導向桿上且與導向桿構成滑動配合。
[0014]還包括扭轉彈簧，扭轉彈簧套在轉動軸上，扭轉彈簧的一端與轉動軸固定安裝，扭轉彈簧的另一端與支撐框架固定安裝。
[0015]所述的刀具的上部刀背處為矩形結構，刀具的下部刀刃處為半圓形結構，刀具的中部設有圓形孔洞。
[0016]所述的刀盤架下方設有T形卡槽，刀具的上部設有T形頭，刀具通過T形頭安裝在刀盤架的T形卡槽上。
[0017]還包括土樣盒，土樣盒位于空腔內，土樣盒包括底盒和上蓋，上蓋通過鉸鏈安裝在底盒上，上蓋上設有入刀口，入刀口與進刀口上下對應；底盒的側部貫穿螺紋安裝有螺桿，螺桿上位于底盒內的一端固定安裝有鋼片，螺桿上位于底盒外的一端固定安裝有旋鈕。
[0018]所述的腔體外殼上位于空腔的底部設有導向槽，腔體外殼上位于空腔的側部設有卡槽；所述的土樣盒的下方固定安裝有導向條，土樣盒的側部固定安裝有卡條，導向條插在導向槽內，卡條插在卡槽內。
[0019]所述的刀具、進刀口和入刀口的數量均至少為2個，相鄰的刀具、相鄰的進刀口和相鄰的入刀口之間的間距均為20mm或40mmo
[0020]有益效果
本發明的一種用于土工試驗的土樣切樣儀，與現有技術相比能夠針對土工試驗進行準確分塊，切出的土樣表面光滑平整、形狀規則，易于后期精細制樣，且減少了切樣擾動、提高了力學試驗準確性、節約了人力投入、提高了試驗效率、易于檢修維護。
[0021]通過傳動系統和刀架組件的組合設計，可以給待切土樣施加唯一的豎向應力，保證切樣過程中土樣受力的單一性；通過限位腔體和土樣盒的設計，可以限制待切土樣的位移；其均可以盡量減少切樣過程對土樣的擾動，保持原狀土樣的結構和狀態，從而保證土樣力學試驗結果的準確性。
[0022]由于傳動系統的機械傳動設計，減少了切樣過程中力的投入，且操作簡單、減輕了人力負擔；刀架組件可以一次性完成一個試樣的分切過程，原來需要幾十分鐘才能完成的切樣工作，只需幾分鐘即可完成，極大提高了切樣的效率。通過刀架組件中刀具的可替換設計，在使用過程中即使個別刀具發生損壞、可直接從卡槽中拔出舊刀具、更換新刀具。整個操作十分簡便，減少了機械維護的費用，降低了損耗。
[0023]
【附圖說明】
圖1為本發明的結構側視圖；
圖2為本發明切樣時的結構側視圖；
圖3為本發明的結構正視圖；
圖4為本發明中支架組件的結構側視圖；
圖5為本發明中傳動系統的結構側視圖；
圖6為本發明中刀架組件的結構側視圖；
圖7為本發明中刀架組件的結構正視圖；
圖8為本發明中限位腔體的結構側視圖；
圖9為本發明中限位腔體的結構俯視圖；
圖10為本發明中土樣盒的結構正視圖；
圖11為本發明中土樣盒的結構俯視圖；
其中，1-支架組件、2-傳動系統、3-刀架組件、4-限位腔體、5- 土樣盒、6-支撐框架、導向桿、緊固件A、9_螺釘、10-手柄、11-齒輪、12-齒條、13-緊固件B、14-轉動軸、15-扭轉彈簧、16-刀盤架、17-刀具、18-圓形孔洞、19- T型卡槽、20-框架聯接塊、21-腔體外殼、22-空腔、23-卡槽、24-導向槽、25-螺孔、26-進刀口、27-上蓋、28-底盒、29-導向條、30-開關扣、31-鋼片、32-旋鈕、33-螺桿、34-卡條、35-限位擋條、36-T形頭、37-入刀
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【具體實施方式】
[0025]為使對本發明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:
如圖1、圖2和圖3所示，本發明所述的一種用于土工試驗的土樣切樣儀，包括支架組件1、支撐框架6、傳動系統2、刀架組件3和限位腔體4，支架組件I起到支撐固定作用，如圖4所示，支架組件I包括支撐框架6，支撐框架6為整體裝置的支撐結構，其可以為右向側U字形結構，能夠形成上下支撐固定作用即可。如圖8和圖9所示，限位腔體4包括腔體外殼21和安裝在腔體外殼21側部的框架聯接塊20，框架聯接塊20的作用是將限位腔體4固定在支撐框架6上，框架聯接塊20與腔體外殼21可以為整體結構，限位腔體4通過框架聯接塊20安裝在支撐框架6的底部，可以在框架聯接塊20上設計一個螺孔25，通過螺孔25將框架聯接塊20和支撐框架6的底部安裝螺釘9進行固定。腔體外殼21的中部橫向設有空腔22，空腔22橫向貫穿腔體外殼21，腔體外殼21上位于空腔22的上方設有進刀口 26，進刀口 26與腔體外殼21相垂直開設于腔體外殼21上表面，位于空腔22的上方，用于在進行切樣作業時刀具17的插入。
[0026]如圖6和圖7所示，刀架組件3包括刀盤架16，刀盤架16可以設計成兩層矩形鋼盤結構，上層的尺寸小于下層，刀盤架16的上層結構用于與齒條12進行固定，即齒條12的下部通過堅固件B13安裝在刀盤架16的側部；刀盤架16的下層結構用于安裝刀具17，即刀盤架16下方安裝有刀具17。齒條12安裝在刀盤架16的側部使得刀盤架16安裝于腔體外殼21的上方，即刀具17位于進刀口 26的正上方。
[0027]如圖2、圖3和圖5所示，傳動系統2包括轉動軸14，轉動軸14橫向貫穿安裝在支撐框架6上且位于限位腔體4的上方，轉動軸14水平安裝在支撐框架6上。轉動軸14與支撐框架6構成轉動配合，構成轉動配合可以使現有技術中的多種方式，如在轉動軸14和支撐框架6之間安裝軸承，實現自由轉動即可。為了給轉動軸14增加彈性力，還可以加裝扭轉彈簧15。扭轉彈簧15套在轉動軸14上，扭轉彈簧15的一端與轉動軸14固定安裝，扭轉彈簧15的另一端與支撐框架6固定安裝。這樣在轉動軸14轉動后，外力消失后，扭轉彈簧15使得轉動軸14回復初始狀態。轉動軸14的一端固定安裝有手柄10，轉動軸14的另一端固定安裝有齒輪11，通過拉動手柄10，可以帶動齒輪11轉動。齒條12垂直安裝在支撐框架6的側部且與支撐框架6構成滑動配合，其滑動配合可以為現有技術中的多種，如設計一個滑軌，將齒條12上安裝個滑塊，利用滑塊和滑軌的組合實現齒條12在支撐框架6上的滑動。齒條12安裝在支