专利名称：无扰动土的压缩试验仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及是一种土体试验装置，尤其是涉及一种无扰动土的压縮试验仪。
技术背景在对土体强度的研究中，可知土体的强度与其所受的扰动程度有很大关系， 原状土样的强度要远大于扰动土样。所以在研究中许多研究者探索在原状土样 和扰动土样强度之间的相关联系，以判定扰动后土样的强度折减程度。而且对 土样的扰动程度不同，强度的折减程度也不一样。那么在研究中就要有合适的 方法和仪器来模拟不同程度的扰动，并保证模拟后的状态可以被合理保持并且 其强度可以被准确测试。目前已知的土体扰动模拟方法中对重塑土样的压縮和 卸荷是一种有效的方法，但目前已有的土体压縮仪只能对土体进行简单压縮， 而不能提供合适大小的试样来进行进一步的三轴试验，并且现有压縮仪在压縮 后取样过程中会对土样产生较大的扰动，这就在很大程度上影响了研究的准确 性。发明内容为了解决现有土体压縮仪对于扰动土样研究的缺陷，本发明的目的在于提供 一种无扰动土的压縮试验仪，可以对重塑土样进行有控制地压縮，提供后续试 验研究中所需的合适大小土样，并且可以在压縮后的取样过程中保持此样的结 构性不受取样扰动影响。同时也可满足压縮时排水与不排水的两种不同试验需 要。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 包括外框架部件和压力仓部件，其中l)外框架部件包括底板、两根立柱、横梁、纵梁、荷载盘及挂钩；底板安 装两根立柱，两根立柱上端装有横梁，横梁下端面开有凹槽，纵梁上端面开有 的承重刀口，承重刀口与横梁下端面凹槽相配后固定，承重刀口一侧的短纵梁 上放置平衡砝码，承重刀口另一侧的长纵梁下端设有荷载盘及挂钩。2)压力仓部件包括顶压帽、顶盖、外筒、内筒、环刀、限位环、底座、三根固定杆、上透水石和下透水石；在底面开有排水槽的底座孔中依次装有下透 水石、限位环，限位环孔中装有环刀；内筒由三瓣构成并插入外筒中顶部平齐 后固定，内筒长度小于外筒长度，内筒与环刀外圆配合，三根固定杆的一端分别与底座铰接，三根固定杆的另一端上装有顶盖，顶盖压在外筒端面，待压土 体装入内筒中，透水石从顶盖压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽压在透水 石上。将压力仓部件的底座装在外框架部件底板的压縮仓安装区域，调整横梁和 纵梁上下位置，压力柱套入顶压帽，纵梁经压力柱对准顶压帽中心，构成无扰 动土的压縮试验仪。所述的纵梁上端面设有纵向水平泡。所述的横梁上端面设有横向水平泡。 本发明具有的有益效果是制作一个大小合适的土体试样，并且此样的结构性和强度最大程度上得到了 保留，其残留在环刀中的土体可以直接称重测出制备样的密度，操作简单方便。 可以使用本仪器在土体试验研究时提供压縮且无扰动的土体试样，进行无扰土 体的研究，重塑土可在其中成型、受压，并无扰动成样。
图l是本发明的结构原理示意图。图2是外框架部件的结构原理示意图。图3是图2外框架部件的A-A正视图。图4是图2外框架部件的右视图。图5是压力仓部件的局部剖视图。图6是内筒结构示意图。图7是外筒结构示意图。图8是顶盖结构示意图。图9是底座结构示意图。图中l.底板，2.立柱，3.横梁，4.纵梁，5.荷载盘及挂钩，6.压力柱，7.承 重刀口， 8.平衡砝码，9.纵向水平泡，IO.限位螺母，ll.横向水平泡，12.底板安 装孔，13.压縮仓安装区域，14.顶压帽，15.顶盖，16.外筒，17.内筒，18.环刀， 19.限位环，20.底座，21.固定杆，22.上透水石，23.下透水石。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明包括外框架部件和压力仓部件，其中如图l、图2、图4所示，外框架部件包括底板l、两根立柱2、横梁3、 纵梁4、荷载盘及挂钩5;底板1安装两根立柱2，两根立柱2上端装有横梁3， 横梁3用四颗限位螺母10固定，横梁3下端面开有凹槽，纵梁4上端面开有的承重刀口7，承重刀口7与横梁3下端面凹槽相配后固定，承重刀口7—侧的短 纵梁3上放置平衡砝码8，承重刀口 7另一侧的长纵梁3下端设有荷载盘及挂钩 5、压力柱6，横梁3和纵梁4上分别配有横向水平11泡和纵向水平泡9。如图5所示，压力仓部件包括顶压帽14、顶盖15、外筒16、内筒17、环刀 18、限位环19、底座20、三根固定杆21、上透水石22和下透水石23。在底面开 有排水槽的底座20孔中依次装有下透水石23、限位环19，限位环19孔中装有环 刀18;内筒17由三瓣构成并插入外筒16中顶部平齐后固定，内筒17长度小于外 筒16长度，内筒17与环刀18外圆配合，三根固定杆21的一端分别与底座20铰接， 三根固定杆21的另一端上装有顶盖15，顶盖15压在外筒16端面，待压土体装入 内筒17中，透水石22从顶盖15压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽14压在上 透水石22上。如图l、图3所示，将压力仓部件的底座20装在外框架部件底板的压縮仓 安装区域13，调整横梁3和纵梁4上下位置，装在纵梁4下端的压力柱6套入 顶压帽14，纵梁4经压力柱6对准顶压帽14中心，构成无扰动土的压縮试验仪。如图5所示，所述的纵梁4上端面设有纵向水平泡9。如图9所示，所述的横梁3上端面设有横向水平泡11。本发明的工作过程如下1. 安装如图2，图3，图4，图9所示，将底板1在安装孔位置12用两颗螺母 安装在可靠的实验台上，使挂钩5可以从实验台上自由下垂。将底座20用三颗螺 母安装在底板的压縮安装区域上13。把下透水石23放入底座中并在其上放置限 位环19，限位环宽口向上。调整横梁3两侧的限位螺母10,观看横向水平泡ll， 使横梁水平；调整纵梁4尾部的平衡砝码8位置，观看纵向水平泡9，使纵梁水平。2. 成样:如图5，图6(a)、 (b)，图7(a)、 (b)，图8(a)、 (b),图9(a)、 (b)所示， 将内筒17三瓣膜组合成筒状放入外筒16中，并用六颗螺丝将内外筒固定在一起。 在组合好的内外筒底侧插入环刀18，使内外筒16、环刀18构成有刀口的一个完 整筒状取样装置，并把筒内侧刷上凡士林或黄油。将此装置缓缓插扰动土样中， 边插边用刀片刮去装置周边的土，直至土样完全装满取样装置。用刀片和钢丝 锯小心刮去装置上下筒口表面的余土，把取样装置环刀插入底座中，放置平稳。 在外筒上侧放好顶盖15，使其连接紧密。用底座20上的三根固定杆21分别嵌入 顶盖的三个缺口中，并用自带螺母固定紧密。3. 压縮如图l，图5所示，在已完成安装和取样的压縮筒上依次放置上透水 石22、顶压帽14，将压力柱6正对顶压帽14中心位置。根据研究要求在荷载盘或挂钩5上加载合适的荷载并控制加载时间。需要注意的是，压縮仓的内径是 61.8mm，试样承压面积是30cm 根据杠杆原理，本发明荷载盘5处与压力仓中 心位置(压力柱6)的荷载比值是l: 15，即荷载盘5处施加0.2N (0.02kg的砝码) 的荷载即可在压力柱6处产生3N的力，在压力仓中产生lkPa的压力。4.取样如图l，图5，图6，图7所示，在完成所有压力的施加及卸载后，除 去固定杆21的约束，小心取下内外筒及环刀组成的取样装置，将此装置倒置于 毛玻璃片上，除去内外筒的约束螺丝，将外筒16移除，并把内筒17三瓣用滑移 的方法去除。用钢丝锯将环刀及其内部土样一起取下，用作密度测试使用，则 剩下的完整圆柱土样(0>=61.8mm， H=180mm)可作为进一步研究用的试样。 称量环刀18及其中的土样重量并减去事先称量的环刀18重量得到环刀中土样的 重量，可以方便地得到压縮后土样的密度。需要注意的是，环刀18的容积是一 定的，<D=61.8mm， h=20mm，容积为60cm3。
权利要求
1. 一种无扰动土的压缩试验仪，其特征在于，包括外框架部件和压力仓部件，其中1)外框架部件包括底板(1)、两根立柱(2)、横梁(3)、纵梁(4)、荷载盘及挂钩(5)；底板(1)安装两根立柱(2)，两根立柱(2)上端装有横梁(3)，横梁(3)下端面开有凹槽，纵梁(4)上端面开有承重刀口(7)，承重刀口(7)与横梁(3)下端面凹槽相配后固定，承重刀口(7)一侧的短纵梁(3)上放置平衡砝码(8)，承重刀口(7)另一侧的长纵梁(3)下端设有荷载盘及挂钩(5)；2)压力仓部件包括顶压帽(14)、顶盖(15)、外筒(16)、内筒(17)、环刀(18)、限位环(19)、底座(20)、三根固定杆(21)、上透水石(22)和下透水石(23)；在底面开有排水槽的底座(20)孔中依次装有下透水石(23)、限位环(19)，限位环(19)孔中装有环刀(18)；内筒(17)由三瓣构成并插入外筒(16)中顶部平齐后固定，内筒(17)长度小于外筒(16)长度，内筒(17)与环刀(18)外圆配合，三根固定杆(21)的一端分别与底座(20)铰接，三根固定杆(21)的另一端上装有顶盖(15)，顶盖(15)压在外筒(16)端面，待压土体装入内筒(17)中，透水石(22)从顶盖(15)压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽(14)压在透水石(22)上；将压力仓部件的底座(20)装在外框架部件底板的压缩仓安装区域(13)，调整横梁(3)和纵梁(4)上下位置，压力柱(6)套入顶压帽(14)，纵梁(4)经压力柱(6)对准顶压帽(14)中心，构成无扰动土的压缩试验仪。
2. 根据权利要求1所述的一种无扰动土的压縮试验仪，其特征在于所述的 纵梁(4)上端面设有纵向水平泡(9)。
3. 根据权利要求1所述的一种无扰动土的压縮试验仪，其特征在于所述的 横梁(3)上端面设有横向水平泡(l 1)。
全文摘要
本发明公开了一种无扰动土的压缩试验仪。在底板的立柱上端装有横梁，纵梁上端面的承重刀口与横梁下端面凹槽相配后固定，短纵梁上放置平衡砝码，长纵梁下端设有荷载盘及挂钩组成的外框架部件；在底座孔中装有下透水石、限位环和环刀；内筒由三瓣构成并插入外筒中，内筒与环刀外圆配合，三根固定杆的一端分别与底座铰接，另一端上装有顶盖压在外筒端面，待压土体装入内筒中，透水石从顶盖压在土体上，顶压帽压在透水石上组成的压力仓部件。将压力仓部件装在外框架部件底板上，调整横梁和纵梁位置，压力柱套入顶压帽，纵梁经压力柱对准顶压帽中心，构成无扰动土的压缩试验仪。为相关研究提供无扰动的土样，重塑土可在其中成型、受压，并无扰动成样。
文档编号B30B1/02GK101256126SQ20081006089
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者张晓曼, 徐日庆, 朱剑锋, 李昕睿, 邵允铖 申请人:浙江大学