可控密度式土工三轴制样器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及可控密度式土工三轴制样器，可有效解决试样上下不均匀，试样表观不完整的问题，技术方案是，压力框架是由下圆盘、上圆盘和竖直装在两圆盘之间的支柱构成的框架结构，上圆盘上装有竖直的螺旋轴，螺旋轴下部的端部上装有压盘，千斤顶竖直固定在下圆盘上，千斤顶的活塞杆上装有制样模具，制样模具为上部开口的中空结构，制样模具的上口部装有带檐圆柱，带檐圆柱是由顶檐和装在顶檐下部的柱体构成的一体结构，顶檐卡在制样模具的上口部，柱体伸入制样模具的腔体内，柱体的下端面和制样模具的底面之间的腔体构成试样的压制空间，本发明通过导筒与不同高度带檐铁质圆柱配合，实现三轴试样的均匀分层制样，是解决可控三轴制样有效的方法。
【专利说明】
可控密度式土工三轴制样器
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程土工试验领域，特别是一种砂土及细粒土可控密度式土工三轴试验制样装置。
【背景技术】
[0002]土料是土坝、堤坝、路基等工程方面的重要施工材料，在工程施工中需要对土料进行夯实或碾压使其达到设计密实度。碾压后土体的抗剪强度大小是影响工程稳定的重要因素，因此按照工程设计要求，在室内通过三轴抗剪强度试验来确定重塑后的土体强度是必不可缺少重要环节。依据国家土工实验规程，进行土样的重塑需要严格控制其密度，以便能够准确反映工程实际情况。
[0003]传统意义上的重塑土样制备方法是采用分层击实法，由于这种方法在各层土的击实击数与密度关系的不确定，因此其在精确控制密度方面有着相当大的难度。介于此原因，需要探索一种新的方法来制备土样，经研究发现通过压实的方法可以较精确的进行密度控制，但由于试样高度问题的影响，导致选用压制法制取三轴试样时，需要分三层制备，每层土压制后的高度均满足1/3试样高度，而如何研制出相应的制样器具是解决此问题的关键。
【发明内容】
[0004]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种砂土及细粒土可控密度式土工三轴试验制样装置，可有效解决同一批试样个体之间不能满足同一性要求，试样上下不均匀，试样表观不完整的问题。
[0005]本发明解决的技术方案是，一种可控密度式土工三轴制样器，包括压力框架和千斤顶，压力框架是由下圆盘、上圆盘和竖直装在两圆盘之间的支柱构成的框架结构，上圆盘上装有竖直的螺旋轴，螺旋轴伸出上圆盘下部的端部上装有压盘，千斤顶竖直固定在下圆盘上，千斤顶的活塞杆上装有制样模具，制样模具为上部开口的中空结构，制样模具的上口部装有带檐圆柱，带檐圆柱是由顶檐和装在顶檐下部的柱体构成的一体结构，顶檐卡在制样模具的上口部，柱体伸入制样模具的腔体内，柱体的下端面和制样模具的底面之间的腔体构成试样的压制空间，千斤顶施加上顶压力，作用于制样模具，制样模具上移，当装在制样模具上的带檐圆柱的顶檐与压盘相接触时，对带檐圆柱产生向下的压制力，从而对装在压制空间内的试样进行压制。
[0006]所述的制样模具包括模具体和导筒，模具体为上部开口的圆形中空结构，导筒两端开口的管状结构，导筒和模具体口部相对，上下拼装在一起，构成拆卸式的一体结构，模具体和导筒的内径相同，所述的带檐圆柱有3个，分别为第一带檐圆柱、第二带檐圆柱和第三带檐圆柱，第一带檐圆柱的柱体高度为h，第二带檐圆柱的柱体高度为h2，第三带檐圆柱的柱体高度为h3，模具体内腔的高度为H1，导筒的内腔高度为H2，其中，h3=H2 ^^2=2^/3,VH2=H1A 使用时，将已备土样按质量平均分成三份，先将其中一份已备土样装入压制空间，在导筒的上口部装上最长的第一带檐圆柱，千斤顶施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒上的第一带檐圆柱的顶檐与压盘相接触时，对第一带檐圆柱产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的1/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱；
将第二份已备土样装入压制空间，在导筒的上口部装上次长的第二带檐圆柱，千斤顶施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒上的第二带檐圆柱的顶檐与压盘相接触时，对第二带檐圆柱产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的2/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱；
将最后一份已备土样装入压制空间，在导筒的上口部装上最短的第三带檐圆柱，千斤顶施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒上的第三带檐圆柱的顶檐与压盘相接触时，对第三带檐圆柱产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度与模具体内腔的高度相等，即得，从而实现三轴试样的均匀分层制样，能够较为精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求。
[0007]—种采用可控密度式土工三轴制样器的制样方法，包括以下步骤:
一、备料
将不同含水率的已备土料，分别在设计干密度下，按试验用三轴试样尺寸要求，计算出试样体积及制备试样所需的湿土质量，按计算出所需的湿土质量准备土样，将所需的土样按质量平均分成三份；
二、安装可控密度式土工三轴制样器
所述的可控密度式土工三轴制样器包括压力框架和千斤顶，压力框架包括下圆盘、上圆盘和竖直装在两圆盘之间的支柱构成的框架结构，上圆盘上装有竖直的螺旋轴，螺旋轴伸出上圆盘下部的端部上装有压盘，千斤顶竖直固定在下圆盘上，千斤顶的活塞杆上装有制样模具，制样模具为上部开口的中空结构，制样模具的上口部装有带檐圆柱，带檐圆柱是由顶檐和装在顶檐下部的柱体构成的一体结构，顶檐卡在制样模具的上口部柱体伸入制样模具的腔体内，柱体的下端面和制样模具的底面之间的腔体构成试样的压制空间；
所述的制样模具包括模具体和导筒，模具体为上部开口的圆形中空结构，导筒两端开口的管状结构，导筒和模具体口部相对，上下拼装在一起，构成拆卸式的一体结构，模具体和导筒的内径相同，所述的带檐圆柱有3个，分别为第一带檐圆柱、第二带檐圆柱和第三带檐圆柱，第一带檐圆柱的柱体高度为Ii1，第二带檐圆柱的柱体高度Sh2，第三带檐圆柱的柱体高度为h3，模具体内腔的高度为H1，导筒的内腔高度为H2,其中，h3=H2，^^2=2^/3,VH2=H1A ；
三、制样
先将其中一份已备土样装入压制空间，在导筒的上口部装上最长的第一带檐圆柱，千斤顶施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒上的第一带檐圆柱的顶檐与压盘相接触时，对第一带檐圆柱产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的1/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱；
将第二份已备土样装入压制空间，在导筒的上口部装上次长的第二带檐圆柱，千斤顶施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒上的第二带檐圆柱的顶檐与压盘相接触时，对第二带檐圆柱产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的2/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱；
将最后一份已备土样装入压制空间，在导筒的上口部装上最短的第三带檐圆柱，千斤顶施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒上的第三带檐圆柱的顶檐与压盘相接触时，对第三带檐圆柱产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度与模具体内腔的高度相等，即得设定密度及规定尺寸的三轴试样，从而实现三轴试样的均匀分层制样，能够较为精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求。
[0008]本发明结构新颖独特，简单合理，压制土样时候，通过导筒与不同高度带檐铁质圆柱配合，实现三轴试样的均匀分层制样，能够较为精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求；其制样方法，对于各种尺寸的试样，均可以通过改变制样模具及带檐铁质圆柱尺寸来实现，对于土工三轴试验具有普遍的适用性，是解决可控三轴制样有效的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明的立体图。
[0010]图2是本发明压力框架的结构示意图。
[0011]图3是本发明制样模具的结构示意图。
[0012]图4是本发明导筒的结构示意图。
[0013]图5是本发明制样模具的底座的结构示意图。
[0014]图6是本发明圆弧片的结构示意图。
[0015]图7是本发明箍圈的结构示意图。
图8是本发明带檐圆柱的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0017]由图1-8给出，本发明一种可控密度式土工三轴制样器，包括压力框架和千斤顶，压力框架I是由下圆盘12a、上圆盘12b和竖直装在两圆盘之间的支柱11构成的框架结构，上圆盘12b上装有竖直的螺旋轴14，螺旋轴14伸出上圆盘下部的端部上装有压盘15，千斤顶2竖直固定在下圆盘12a上，千斤顶2的活塞杆上装有制样模具4，制样模具4为上部开口的中空结构，制样模具4的上口部装有带檐圆柱3，带檐圆柱3是由顶檐31和装在顶檐下部的柱体32构成的一体结构，顶檐31卡在制样模具的上口部，柱体32伸入制样模具4的腔体内，柱体32的下端面和制样模具4的底面之间的腔体构成试样的压制空间，千斤顶2施加上顶压力，作用于制样模具4，制样模具4上移，当装在制样模具4上的带檐圆柱3的顶檐31与压盘15相接触时，对带檐圆柱3产生向下的压制力，从而对装在压制空间内的试样进行压制。
[0018]为保证使用效果，所述的顶檐31的上端面与压盘15的下端面正对；
所述的螺旋轴14伸出上圆盘上部的一端上装有转轮14，方便调整高度；
所述的制样模具4包括模具体和导筒43，模具体为上部开口的圆形中空结构，导筒43两端开口的管状结构，导筒43和模具体口部相对，上下拼装在一起，构成拆卸式的一体结构，模具体和导筒43的内径相同，所述的带檐圆柱3有3个，分别为第一带檐圆柱3a、第二带檐圆柱3b和第三带檐圆柱3c，第一带檐圆柱3a的柱体高度为Ii1，第二带檐圆柱3b的柱体高度为h2，第三带檐圆柱3c的柱体高度为h3，模具体内腔的高度为H1，导筒43的内腔高度为H2，其中，h3=H2 h2-H2=2H1/3,h1-H2=H1/3 ;所述的模具体内腔的高度H1和导筒43的内腔高度H2均为拼装完成后的实际内腔高度，即不含搭接高度；
使用时，将已备土样按质量平均分成三份，先将其中一份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上最长的第一带檐圆柱3a，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第一带檐圆柱3a的顶檐与压盘15相接触时，对第一带檐圆柱3a产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的1/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱3a ;再将第二份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上次长的第二带檐圆柱3b，千斤顶
2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第二带檐圆柱3b的顶檐与压盘15相接触时，对第二带檐圆柱3b产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的2/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱3a ;再将最后一份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上最短的第三带檐圆柱3c，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第三带檐圆柱3c的顶檐与压盘15相接触时，对第三带檐圆柱3c产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度与模具体内腔的高度相等，即得，从而实现三轴试样的均匀分层制样，能够较为精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求。
[0019]所述的模具体包括模具体壁41、箍圈42和底座44，模具体壁41是由多个圆弧片拼装在一起构成的圆形管状结构，模具体壁41的内径与导筒43的内径相同，箍圈42套装在模具体壁41的外部，用于固定圆弧片，模具体壁41下部套装在底座44上，导筒43的套装在模具体壁41上部,底座44的外壁上有均布的第一角耳45,导筒43的外壁上均布有与第一角耳45相对应的第二角耳47，第一角耳45与第二角耳47之间经丝扣和固定螺母装有竖直的固定杆46。
[0020]一种采用可控密度式土工三轴制样器的制样方法，包括以下步骤:
一、备料
将不同含水率的已备土料，分别在设计干密度下，按试验用三轴试样尺寸要求，计算出试样体积及制备试样所需的湿土质量，按计算出所需的湿土质量准备土样，将所需的土样按质量平均分成三份；
二、安装可控密度式土工三轴制样器
所述的可控密度式土工三轴制样器包括压力框架I和千斤顶2，压力框架I包括下圆盘12a、上圆盘12b和竖直装在两圆盘之间的支柱11构成的框架结构，上圆盘12b上装有竖直的螺旋轴14，螺旋轴14伸出上圆盘下部的端部上装有压盘15，千斤顶2竖直固定在下圆盘12a上，千斤顶2的活塞杆上装有制样模具4，制样模具4为上部开口的中空结构，制样模具4的上口部装有带檐圆柱3，带檐圆柱3是由顶檐31和装在顶檐下部的柱体32构成的一体结构，顶檐31卡在制样模具的上口部柱体32伸入制样模具4的腔体内，柱体32的下端面和制样模具4的底面之间的腔体构成试样的压制空间；
所述的制样模具4包括模具体和导筒43，模具体为上部开口的圆形中空结构，导筒43两端开口的管状结构，导筒43和模具体口部相对，上下拼装在一起，构成拆卸式的一体结构，模具体和导筒43的内径相同，所述的带檐圆柱3有3个，分别为第一带檐圆柱3a、第二带檐圆柱3b和第三带檐圆柱3c，第一带檐圆柱3a的柱体高度为Ii1，第二带檐圆柱3b的柱体高度为h2，第三带檐圆柱3c的柱体高度为h3，模具体内腔的高度为H1，导筒43的内腔高度为 H2，其中，h3=H2，^^2=2^/3, VH2=H1/^ ；
三、制样
先将其中一份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上最长的第一带檐圆柱3a，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第一带檐圆柱3a的顶檐与压盘15相接触时，对第一带檐圆柱3a产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的1/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱3a ；
将第二份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上次长的第二带檐圆柱3b，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第二带檐圆柱3b的顶檐与压盘15相接触时，对第二带檐圆柱3b产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的2/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱3a;
将最后一份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上最短的第三带檐圆柱3c，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第三带檐圆柱3c的顶檐与压盘15相接触时，对第三带檐圆柱3c产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度与模具体内腔的高度相等，即得设定密度及规定尺寸的三轴试样，从而实现三轴试样的均匀分层制样，能够较为精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求。
[0021]以下结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0022]本实施例适合做直径61.8mm，高120mm尺寸的三轴试样，对于其它尺寸的试样，均可以只通过改变制样模具及带檐圆柱的尺寸来实现。
[0023]本实施例的带檐圆柱分为长、中、短三个，三个带檐圆柱3的柱体32直径均为61.8mm,顶檐31的直径95mm,厚度1mm,三个带檐圆柱的柱体高度分别为160mm、120mm、80mm ；
本实施例的制样模具的导筒43高86mm，导筒外壁上装有均布的第二角耳47，上端内径61.8mm,下端内侧17mm高度为渐变弧,坡度比1:2,下端内径71.8mm ;三个圆弧片高度为120mm,其上下端17mm高度为渐变弧,坡度比1:2,上下端厚3mm,中间厚度6mm ;箍圈42内径为72mm，外径80mm，厚4mm，用于箍紧三块圆弧片；底座为碗型，底座上部内侧有高度为17mm的渐变弧，渐变弧上端口内直径72mm，渐变弧下部的底座内径为67.8mm，，底座总高度为31mm，底面厚度为6mm，底座上均布焊接个三个第一角耳45，第一角耳45和第二角耳47之间分别装有三个固定杆46，杆与角耳采用转轴钢柱连接，杆长198mm，杆上部设有丝扣和固定螺母；导筒43通过其下端的渐变弧和三个圆弧片拼装成的模具体壁41上端的渐变弧拼装在一起，模具体壁41通过其下端的渐变弧和底座44上口的渐变弧拼装在一起，扣去搭接高度和底座底面的厚度，即模具体内腔的高度H1=UOmm和导筒43的内腔高度H2=80mm ；
本实施例的压力框架I的三根支柱11高度为510mm、三根支柱通过两端丝扣和螺母与上下圆盘12固定，上下圆盘12直径均为275mm，厚度均为25mm，上圆盘中央设置有螺旋轴13，螺旋轴直径为55mm，长度为150mm，螺旋轴13上端安置转轮14，转轮14直径为160mm，用螺母固定，下端焊接压盘15,压盘直径200mm,厚度为12_ ；
使用本制样器，可控密度三轴重塑试样制样过程如下:
一、备料
将不同含水率的已备土料，分别在设计干密度下，按试验用三轴试样尺寸要求，计算出试样体积及制备试样所需的湿土质量，按计算出所需的湿土质量准备土样，将所需的土样按质量平均分成三份；
二、安装可控密度式土工三轴制样器
所述的可控密度式土工三轴制样器包括压力框架I和千斤顶2，压力框架I包括下圆盘12a、上圆盘12b和竖直装在两圆盘之间的支柱11构成的框架结构，上圆盘12b上装有竖直的螺旋轴14，螺旋轴14伸出上圆盘下部的端部上装有压盘15，千斤顶2竖直固定在下圆盘12a上，千斤顶2的活塞杆上装有制样模具4，制样模具4为上部开口的中空结构，制样模具
4的上口部装有带檐圆柱3，带檐圆柱3是由顶檐31和装在顶檐下部的柱体32构成的一体结构，顶檐31卡在制样模具的上口部柱体32伸入制样模具4的腔体内，柱体32的下端面和制样模具4的底面之间的腔体构成试样的压制空间；
所述的制样模具4包括模具体和导筒43，模具体为上部开口的圆形中空结构，导筒43两端开口的管状结构，导筒43和模具体口部相对，上下拼装在一起，构成拆卸式的一体结构，模具体和导筒43的内径相同，
所述的模具体包括模具体壁41、箍圈42和底座44，模具体壁41是由多个圆弧片拼装在一起构成的圆形管状结构，模具体壁41的内径与导筒43的内径相同，箍圈42套装在模具体壁41的外部，用于固定圆弧片，模具体壁41下部套装在底座44上，导筒43的套装在模具体壁41上部,底座44的外壁上有均布的第一角耳45,导筒43的外壁上均布有与第一角耳45相对应的第二角耳47，第一角耳45与第二角耳47之间经丝扣和固定螺母装有竖直的固定杆46 ；
所述的带檐圆柱3有3个，分别为第一带檐圆柱3a、第二带檐圆柱3b和第三带檐圆柱3c，第一带檐圆柱3a的柱体高度为h1;第二带檐圆柱3b的柱体高度为h2，第三带檐圆柱3c的柱体高度为h3，模具体内腔的高度为H1，导筒43的内腔高度为H2,其中，h3=H2,^-^=2^/3, Ii1-H2=H1/^ ;其中，Ii1=I h2=120mm, h3=80mm,H2=HOmm ;
三、制样
先将其中一份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上最长的第一带檐圆柱3a，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第一带檐圆柱3a的顶檐与压盘15相接触时，对第一带檐圆柱3a产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的1/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱3a ；
将第二份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上次长的第二带檐圆柱3b，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第二带檐圆柱3b的顶檐与压盘15相接触时，对第二带檐圆柱3b产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的2/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱3a ；
将最后一份已备土样装入压制空间，在导筒43的上口部装上最短的第三带檐圆柱3c，千斤顶2施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒43上的第三带檐圆柱3c的顶檐与压盘15相接触时，对第三带檐圆柱3c产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度与模具体内腔的高度相等，即得设定密度及规定尺寸的三轴试样，从而实现三轴试样的均匀分层制样，压制成直径61.8mm及高度120mm的国标尺寸试样，精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求。
【权利要求】
1.一种可控密度式土工三轴制样器，包括压力框架和千斤顶，其特征在于，压力框架(I)是由下圆盘(12a)、上圆盘(12b)和竖直装在两圆盘之间的支柱(11)构成的框架结构，上圆盘(12b)上装有竖直的螺旋轴(14)，螺旋轴(14)伸出上圆盘下部的端部上装有压盘(15)，千斤顶(2)竖直固定在下圆盘(12a)上，千斤顶(2)的活塞杆上装有制样模具(4)，制样模具(4)为上部开口的中空结构，制样模具(4)的上口部装有带檐圆柱(3)，带檐圆柱(3)是由顶檐(31)和装在顶檐下部的柱体(32)构成的一体结构，顶檐(31)卡在制样模具的上口部，柱体(32)伸入制样模具(4)的腔体内，柱体(32)的下端面和制样模具(4)的底面之间的腔体构成试样的压制空间，千斤顶(2)施加上顶压力，作用于制样模具(4)，制样模具(4)上移，当装在制样模具(4)上的带檐圆柱(3)的顶檐(31)与压盘(15)相接触时，对带檐圆柱(3)产生向下的压制力，从而对装在压制空间内的试样进行压制。
2.根据权利要求1所述的可控密度式土工三轴制样器，其特征在于，所述的顶檐(31)的上端面与压盘(15)的下端面正对。
3.根据权利要求1所述的可控密度式土工三轴制样器，其特征在于，所述的螺旋轴(14)伸出上圆盘上部的一端上装有转轮(14)。
4.根据权利要求1所述的可控密度式土工三轴制样器，其特征在于，所述的制样模具(4)包括模具体和导筒(43)，模具体为上部开口的圆形中空结构，导筒(43)两端开口的管状结构，导筒(43)和模具体口部相对，上下拼装在一起，构成拆卸式的一体结构，模具体和导筒(43)的内径相同，所述的带檐圆柱(3)有3个，分别为第一带檐圆柱(3a)、第二带檐圆柱(3b)和第三带檐圆柱(3c)，第一带檐圆柱(3a)的柱体高度为Ii1，第二带檐圆柱(3b)的柱体高度为h2，第三带檐圆柱(3c)的柱体高度为h3，模具体内腔的高度为H1，导筒(43)的内腔高度为 H2，其中，h3=H2 ^^2=2^/3, VH2=H1A 使用时，将已备土样按质量平均分成三份，先将其中一份已备土样装入压制空间，在导筒(43)的上口部装上最长的第一带檐圆柱(3a)，千斤顶(2)施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒(43)上的第一带檐圆柱(3a)的顶檐与压盘(15)相接触时，对第一带檐圆柱(3a)产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的1/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱(3a)； 将第二份已备土样装入压制空间，在导筒(43)的上口部装上次长的第二带檐圆柱(3b)，千斤顶(2)施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒(43)上的第二带檐圆柱(3b)的顶檐与压盘(15)相接触时，对第二带檐圆柱(3b)产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的2/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱(3a)； 将最后一份已备土样装入压制空间，在导筒(43)的上口部装上最短的第三带檐圆柱(3c)，千斤顶(2)施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒(43)上的第三带檐圆柱(3c)的顶檐与压盘(15)相接触时，对第三带檐圆柱(3c)产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度与模具体内腔的高度相等，即得，从而实现三轴试样的均匀分层制样，能够较为精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求。
5.根据权利要求4所述的可控密度式土工三轴制样器，其特征在于，所述的模具体包括模具体壁(41)、箍圈(42)和底座(44)，模具体壁(41)是由多个圆弧片拼装在一起构成的圆形管状结构，模具体壁(41)的内径与导筒(43)的内径相同，箍圈(42)套装在模具体壁(41)的外部，用于固定圆弧片，模具体壁(41)下部套装在底座(44)上，导筒(43 )的套装在模具体壁(41)上部,底座(44)的外壁上有均布的第一角耳(45),导筒(43)的外壁上均布有与第一角耳(45)相对应的第二角耳(47)，第一角耳(45)与第二角耳(47)之间经丝扣和固定螺母装有竖直的固定杆(46 )。
6.一种采用权利要求1所述可控密度式土工三轴制样器的制样方法，其特征在于，包括以下步骤: 一、备料 将不同含水率的已备土料，分别在设计干密度下，按试验用三轴试样尺寸要求，计算出试样体积及制备试样所需的湿土质量，按计算出所需的湿土质量准备土样，将所需的土样按质量平均分成三份； 二、安装可控密度式土工三轴制样器 所述的可控密度式土工三轴制样器包括压力框架(I)和千斤顶(2)，压力框架(I)包括下圆盘(12a)、上圆盘(12b)和竖直装在两圆盘之间的支柱(11)构成的框架结构,上圆盘(12b)上装有竖直的螺旋轴(14)，螺旋轴(14)伸出上圆盘下部的端部上装有压盘(15)，千斤顶(2)竖直固定在下圆盘(12a)上，千斤顶(2)的活塞杆上装有制样模具(4)，制样模具(4)为上部开口的中空结构，制样模具(4)的上口部装有带檐圆柱(3)，带檐圆柱(3)是由顶檐(31)和装在顶檐下部的柱体(32)构成的一体结构，顶檐(31)卡在制样模具的上口部柱体(32)伸入制样模具(4)的腔体内，柱体(32)的下端面和制样模具(4)的底面之间的腔体构成试样的压制空间； 所述的制样模具(4)包括模具体和导筒(43)，模具体为上部开口的圆形中空结构，导筒(43)两端开口的管状结构，导筒(43)和模具体口部相对，上下拼装在一起，构成拆卸式的一体结构，模具体和导筒(43)的内径相同，所述的带檐圆柱(3)有3个，分别为第一带檐圆柱(3a)、第二带檐圆柱(3b)和第三带檐圆柱(3c)，第一带檐圆柱(3a)的柱体高度为h1;第二带檐圆柱(3b)的柱体高度为h2，第三带檐圆柱(3c)的柱体高度为h3，模具体内腔的高度为H1，导筒(43)的内腔高度为H2，其中，h3=H2，VH3V3，VH2=H1A ； 三、制样 先将其中一份已备土样装入压制空间，在导筒(43)的上口部装上最长的第一带檐圆柱(3a)，千斤顶(2)施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒(43)上的第一带檐圆柱(3a)的顶檐与压盘(15)相接触时，对第一带檐圆柱(3a)产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的1/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱(3a)； 将第二份已备土样装入压制空间，在导筒(43)的上口部装上次长的第二带檐圆柱(3b)，千斤顶(2)施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒(43)上的第二带檐圆柱(3b)的顶檐与压盘(15)相接触时，对第二带檐圆柱(3b)产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度为模具体内腔的高度的2/3，千斤顶回位，卸下第一带檐圆柱(3a)； 将最后一份已备土样装入压制空间，在导筒(43)的上口部装上最短的第三带檐圆柱(3c)，千斤顶(2)施加上顶压力，作用于模具体的底部，制样模具上移，当装在导筒(43)上的第三带檐圆柱(3c)的顶檐与压盘(15)相接触时，对第三带檐圆柱(3c)产生向下的压制力，在导筒的导入作用下，柱体对装在压制空间内的土样进行压制，压制后土样的厚度与模具体内腔的高度相等，即得设定密度及规定尺寸的三轴试样，从而实现三轴试样的均匀分层制样，能够较为精确的进行试样密度控制，制备试样均匀、完整且光滑，密度满足设计要求。
【文档编号】G01N1/28GK104198254SQ201410476408
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】宋日英, 黄志全, 宋丽娟, 薛振声, 张战强, 马向军, 刘莹莹 申请人:华北水利水电大学