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，并且現有壓縮儀在壓縮 后取樣過程中會對土樣產生較大的擾動，這就在很大程度上影響了研究的準確 性。發明內容為了解決現有土體壓縮儀對于擾動土樣研究的缺陷，本發明的目的在于提供 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)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、內筒、環刀、限位環、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，限位環孔中裝有環刀；內筒由三瓣構成并插入外筒中頂部平齊 后固定，內筒長度小于外筒長度，內筒與環刀外圓配合，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域，調整橫梁和 縱梁上下位置，壓力柱套入頂壓帽，縱梁經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.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.壓縮倉安裝區域，14.頂壓帽，15.頂蓋，16.外筒，17.內筒，18.環刀， 19.限位環，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明作進一步說明。本發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、內筒17、環刀 18、限位環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19，限位環19孔中裝有環 刀18;內筒17由三瓣構成并插入外筒16中頂部平齊后固定，內筒17長度小于外 筒16長度，內筒17與環刀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 安裝區域13，調整橫梁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域上13。把下透水石23放入底座中并在其上放置限 位環19，限位環寬口向上。調整橫梁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， 將內筒17三瓣膜組合成筒狀放入外筒16中，并用六顆螺絲將內外筒固定在一起。 在組合好的內外筒底側插入環刀18，使內外筒16、環刀18構成有刀口的一個完 整筒狀取樣裝置，并把筒內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，把取樣裝置環刀插入底座中，放置平穩。 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，壓縮倉的內徑是 61.8mm，試樣承壓面積是30cm 根據杠桿原理，本發明荷載盤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處產生3N的力，在壓力倉中產生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，小心取下內外筒及環刀組成的取樣裝置，將此裝置倒置于 毛玻璃片上，除去內外筒的約束螺絲，將外筒16移除，并把內筒17三瓣用滑移 的方法去除。用鋼絲鋸將環刀及其內部土樣一起取下，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。 稱量環刀18及其中的土樣重量并減去事先稱量的環刀18重量得到環刀中土樣的 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)、內筒(17)、環刀(18)、限位環(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(19)，限位環(19)孔中裝有環刀(18)；內筒(17)由三瓣構成并插入外筒(16)中頂部平齊后固定，內筒(17)長度小于外筒(16)長度，內筒(17)與環刀(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域(13)，調整橫梁(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、限位環和環刀；內筒由三瓣構成并插入外筒中，內筒與環刀外圓配合，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，調整橫梁和縱梁位置，壓力柱套入頂壓帽，縱梁經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 優先權日2008年3月25日
發明者張曉曼, 徐日慶, 朱劍鋒, 李昕睿, 邵允鋮 申請人:浙江大學