专利名称：一种旋杆式三轴试样制样器及其制样方法
技术领域：
本发明涉及一种旋杆式三轴试样制样器及其制样方法，属于土木工程学科的土体力学性能测试领域。
背景技术：
目前，随着沿海地区软土地基上兴建工程的增多，土地资源日趋紧张，软土力学性能的测试已成为目前土木工程中的重要内容。实验室在测定软土的三轴力学性能时，通常将其做成直径3. 91cm高8. Ocm左右的圆柱形标准试样。试样制作过程中需要对其进行均匀击实以达到设计的密实度。实验室试样制作通常采用手工击实和手工卸样，很难精确控制试样的均匀性和试样总体密度，也容易对试样造成损伤甚至损坏，不易操作，影响试样的力学性能检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋杆式三轴试样制样器及其制样方法，以解决现有技术试样均匀性和易损坏之缺陷，本发明能精确的控制试样总体密度，而且能使试样密度更加均匀、卸样更加方便。为了达到上述目的，本发明的解决方案是
一种旋杆式三轴试样制样器，其特征在于包括底座，门形支架安装于底座上，旋杆活塞安装于门形支架上，底座的中心处固设有第一圆形凸起，在第一圆形凸起的中心处固设有第二圆形凸起，制样筒和卸样筒均为圆柱形中空筒体，制样筒内径与第二圆形凸起的外径相适配，卸样筒的内径与第一圆形凸起的外径相适配，旋杆活塞包括旋转手柄、螺纹杆、推头，在门形支架上对应圆形凸起中心处的位置开设有螺纹孔，螺纹杆套装于螺纹孔内，螺纹杆下端固接有推头，螺纹杆上端与旋转手柄固定连接。进一步设置在于
所述第一圆形凸起的外径大于第二圆形凸起的外径，所述第一圆形凸起与第二圆形凸起的高度为O. 5 4 Cm。在螺纹杆上刻有三个标准刻度点，三个标准刻度点分别控制推头的下表面至第二圆形凸起的距离为1/3、2/3、3/3试样高度，试样高度为8.0 cm。制样筒的内径与所需制备的圆柱形标准试样直径相同，为3. 91 cm;制样筒的高度大于所需制备的圆柱形标准试样高度，在制样筒的底面向外侧延伸形成环形裙边，推头为直径3. 91cm的钢饼。制样筒的高度为12. O cm。卸样筒的内径大于制样筒的内径，卸样筒的高度大于所需制备的圆柱形标准试样高度。卸样筒内径为4. I cm，卸样筒高度为12. O cm。本发明另一方面提供了一种旋杆式三轴试样制样方法，其特征在于，包括如下步骤
(I)、先将制样筒套装于底座的第二圆形凸起上，然后称取设计1/3重量的重塑土放入制样筒内，旋转旋杆活塞的手柄，通过螺纹杆使推头进入制样筒，对重塑土进行压实，直至螺纹杆的第一刻度点与螺纹孔的上边缘重合，然后反向旋转手柄，驱动推头退出制样筒；
(2)、再次称取设计1/3重量的重塑土放入制样筒，旋转旋杆活塞的手柄，通过螺纹杆使推头进入制样筒，对重塑土进行压实，直至螺纹杆的第二刻度点与螺纹孔的上边缘重合，然后反向旋转手柄，驱动推头退 出制样筒；
(3)、重复步骤2，将剩余1/3重量的重塑土放入制样筒，旋转旋杆活塞的手柄，通过螺纹杆使推头进入制样筒，直至螺纹杆的第三刻度点与螺纹孔的上边缘重合，然后反向旋转手柄，驱动推头退出制样筒，此时制样完成；
(4)、当步骤3的推头退出制样筒后，将制样筒取出，并将卸样筒固定在第一圆形凸起上，然后把制样筒放置在卸样筒的上端，制样筒下端的裙边与卸样筒上沿接触，以保证制样筒稳定地放置在卸样筒上，然后旋转旋杆活塞的手柄，使推头进入制样筒，由于推头的作用，将制样筒内的圆柱形土样逐渐由制样筒内推入到卸样筒中；
(5)、步骤4完毕后，反向旋转手柄，驱动推头退出制样筒；并依次拆除制样筒、卸样筒，卸样完毕，圆柱形土样即可供测试使用。本发明的有益效果为
本发明的制样器不仅能够在制样过程中精确控制试样总体密度，使试样更加均匀，而且卸样快捷安全，方法简便，结构简单。
图I是本发明制样器的结构示意 图2是本发明制样筒的结构示意 图3是本发明卸样筒的结构示意 图4是本发明第一次装土制样时的示意 图5是本发明制样至2/3标准样高时的示意 图6是本发明卸样过程的示意图。图中标号1-底座，11-直径3. 91cm的圆形凸起，12-直径4. Icm的圆形凸起，2-门形支架，21-螺纹孔，3-旋杆活塞，31-手柄，32-螺纹杆，33-推头，4-制样筒，41-制样筒裙边，5-卸样筒，6- 土样。
具体实施例方式 如图I 图3所示，本实施例的一种旋杆式三轴试样制样器，包括底座1，门形支架2安装于底座I上，旋杆活塞3安装于门形支架2上，底座I的中心处固设有直径4. Icm的圆形凸起12，在圆形凸起12的中心固设有直径为3. 91cm的圆形凸起11，圆形凸起11和圆形凸起12的高度均为O. 5 4 cm，以O. 5 I cm为较佳。制样筒4和卸样筒5分别为圆柱形中空筒体，制样筒4、卸样筒5的内径分别与圆形凸起11、圆形凸起12的外径相适配，以方便地将制样筒4套装于圆形凸起11上，卸样筒5套装于圆形凸起12上，旋杆活塞3包括手柄31、螺纹杆32、推头33，在门形支架2上对应圆形凸起11中心处的位置开设有螺纹孔21，螺纹杆32套装于螺纹孔21内，螺纹杆32下端固接有推头33，螺纹杆32上端与旋转手柄31固定连接。本实施例中，螺纹杆32为刚性杆，其螺纹、大小与门形支架2的螺纹孔21相匹配；手柄31中部垂直刚接在螺纹杆32的上端；推头33为直径3. 91 cm的钢饼；在螺纹杆32上刻有三个标准刻度点，分别控制推头33的下表面至凸起11的距离为1/3、2/3、3/3试样高度(即螺纹杆32的每一刻度点与螺纹孔21的上边缘重合时，即对应推头33的下表面至凸起11的距离为1/3、2/3、3/3试样高度)，试样的总高度为8.0 cm。制样筒4内径与所需制备的圆柱形标准试样直径相同，为3. 91 cm ;制样筒4高度比所需制备的圆柱形标准试样高度8. O cm略大，优选12. O cm ;在制样筒4的底面向外侧延伸形成外径较大的环形裙边41 ;卸样筒5的内径大于制样筒4的内径，并与圆形凸起12相匹配，本实施例中优选卸样筒5内径为4. I cm;高度比所需制备的圆柱形标准试样高度8. O cm略大，优选12. O cm。结合图4 图6所示，本实施例的一种旋杆式三轴试样制样方法，包括如下步骤
(1)、先将制样筒4套装于底座I的圆形凸起11上，然后称取设计1/3重量的重塑土放入制样筒4内，旋转手柄31，通过螺纹杆32使推头33进入制样筒4，对重塑土进行压实，直至螺纹杆32的第一刻度点与螺纹孔21的上边缘重合，反向旋转手柄31，驱动推头33退出制样筒4 ；
(2)、再次称取设计1/3重量的重塑土放入制样筒4，旋转手柄31，通过螺纹杆32使推头33进入制样筒4，对重塑土进行压实，直至螺纹杆32的第二刻度点与螺纹孔21的上边缘重合，反向旋转手柄31，驱动推头33退出制样筒4 ；
(3)、重复步骤2，将剩余1/3重量的重塑土放入制样筒4，旋转手柄31，通过螺纹杆32使推头33进入制样筒4，直至螺纹杆32的第三刻度点与螺纹孔21的上边缘重合，反向旋转手柄31，驱动推头33退出制样筒4，此时制样完成；
(4)、当步骤3推头33退出制样筒4后，将制样筒4取出，并将卸样筒5固定在圆形凸起12上，然后把制样筒4放置在卸样筒5上端，制样筒4下端的裙边41与卸样筒5上沿接触，以保证制样筒4稳定地放置在卸样筒5上，旋转手柄31，使推头33进入制样筒4，由于推头33的作用，将制样筒4内的圆柱形土样6逐渐由制样筒4内推入到卸样筒5中；
(5)、反向旋转手柄31，驱动推头33退出制样筒4;并依次拆除制样筒4、卸样筒5，卸样完毕，圆柱形土样6即可供测试使用。本发明克服了传统制样器不能把土体充分击实且密度均匀的缺陷，不仅能够精确控制试样总体密度，试样更加均匀，卸样快捷安全，且方法简便，结构简单。
权利要求
1.一种旋杆式三轴试样制样器，其特征在于包括底座，门形支架安装于底座上，旋杆活塞安装于门形支架上，底座的中心处固设有第一圆形凸起，在第一圆形凸起的中心处固设有第二圆形凸起，制样筒和卸样筒均为圆柱形中空筒体，制样筒内径与第二圆形凸起的外径相适配，卸样筒的内径与第一圆形凸起的外径相适配，旋杆活塞包括旋转手柄、螺纹杆、推头，在门形支架上对应圆形凸起中心处的位置开设有螺纹孔，螺纹杆套装于螺纹孔内，螺纹杆下端固接有推头，螺纹杆上端与旋转手柄固定连接。
2.根据权利要求I所述的一种旋杆式三轴试样制样器，其特征在于所述第一圆形凸起的外径大于第二圆形凸起的外径，所述第一圆形凸起与第二圆形凸起的高度为O. 5 4cm。
3.根据权利要求I所述的一种旋杆式三轴试样制样器，其特征在于在螺纹杆上刻有三个标准刻度点，三个标准刻度点分别控制推头的下表面至第二圆形凸起的距离为1/3、2/3、3/3试样高度，试样高度为8. O cm。
4.根据权利要求2或3所述的一种旋杆式三轴试样制样器,其特征在于制样筒的内径与所需制备的圆柱形标准试样直径相同，为3. 91 cm ;制样筒的高度大于所需制备的圆柱形标准试样高度，在制样筒的底面向外侧延伸形成环形裙边，推头为直径3. 91cm的钢饼。
5.根据权利要求4所述的一种旋杆式三轴试样制样器,其特征在于制样筒的高度为12.O cm。
6.根据权利要求2或3所述的一种旋杆式三轴试样制样器,其特征在于卸样筒的内径大于制样筒的内径，卸样筒的高度大于所需制备的圆柱形标准试样高度。
7.根据权利要求6所述的一种旋杆式三轴试样制样器,其特征在于卸样筒内径为4.Icm，卸样筒高度为12.0 cm。
8.一种旋杆式三轴试样制样方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)、先将制样筒套装于底座的第二圆形凸起上，然后称取设计1/3重量的重塑土放入制样筒内，旋转旋杆活塞的手柄，通过螺纹杆使推头进入制样筒，对重塑土进行压实，直至螺纹杆的第一刻度点与螺纹孔的上边缘重合，然后反向旋转手柄，驱动推头退出制样筒； (2)、再次称取设计1/3重量的重塑土放入制样筒，旋转旋杆活塞的手柄，通过螺纹杆使推头进入制样筒，对重塑土进行压实，直至螺纹杆的第二刻度点与螺纹孔的上边缘重合，然后反向旋转手柄，驱动推头退出制样筒； (3)、重复步骤2，将剩余1/3重量的重塑土放入制样筒，旋转旋杆活塞的手柄，通过螺纹杆使推头进入制样筒，直至螺纹杆的第三刻度点与螺纹孔的上边缘重合，然后反向旋转手柄，驱动推头退出制样筒，此时制样完成； (4)、当步骤3的推头退出制样筒后，将制样筒取出，并将卸样筒固定在第一圆形凸起上，然后把制样筒放置在卸样筒的上端，制样筒下端的裙边与卸样筒上沿接触，以保证制样筒稳定地放置在卸样筒上，然后旋转旋杆活塞的手柄，使推头进入制样筒，由于推头的作用，将制样筒内的圆柱形土样逐渐由制样筒内推入到卸样筒中； (5)、步骤4完毕后，反向旋转手柄，驱动推头退出制样筒；并依次拆除制样筒、卸样筒，卸样完毕，圆柱形土样即可供测试使用。
全文摘要
本发明公开了一种旋杆式三轴试样制样器及其制样方法，属于土体力学性能测试技术领域，包括底座，门形支架安装于底座上，旋杆活塞安装于门形支架上，底座的中心处固设有两层直径不等的圆形凸起。制样筒和卸样筒均为圆柱形中空筒体，制样筒、卸样筒的内径分别与两层圆形凸起相适配。本发明的制样方法克服了传统制样和卸样方法的缺陷，不仅能够在制样过程中精确控制试样总体密度，使试样更加均匀，而且卸样快捷安全，方法简便，结构简单。
文档编号G01N1/28GK102901660SQ201210389979
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者王伟 申请人:绍兴文理学院