一种坚硬细粒土试样制备装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种坚硬细粒土试样制备装置，包括反力架、由下至上对待切土样进行支顶的支顶机构、安装在支顶机构顶部且供待切土样放置的托板和位于托板上方且由上至下对待切土样进行限位的环刀；反力架由底座、顶板和多根立杆组成，支顶机构位于底座上，环刀安装在顶板底部，顶板底部开有供环刀安装的圆形卡槽，顶板上开有供待切土样切削后形成的圆柱状土样由下至上穿出的试样穿出孔，试样穿出孔位于圆形卡槽上方且二者内部相通；底座、顶板和托板均呈水平布设，支顶机构和环刀均呈竖直向布设，环刀的内径与圆柱状土样的外径相同。本实用新型结构简单、设计合理且投入成本较低、使用效果好，能简便、快速完成坚硬细粒土试样的制备过程。
【专利说明】-种坚硬细粒±试样制备装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于岩±工程±工试验【技术领域】，尤其是涉及一种坚硬细粒±试样制 备装置。
【背景技术】
[0002] 试样制备是岩±工程±工试验的重要组成部分，试样制备的质量直接影响试验结 果的准确性。其中，对固结压缩试验、直接剪切试验、渗透试验等试验中所采用的环刀试样 进行制作时，现有的制样方法是先采用人工按压环刀切取制备试样，即将环刀刃口向下放 在±样上并垂直下压，同时用切±刀沿环刀外侧切削±样，边压边切削直至±样高出环刀， 最后根据±样的软硬程度采用钢丝银或切±刀将环刀两侧多余部分切削平整。对H轴试 验、单轴抗压强度试验等试验中所采用的圆柱状试样进行制作时，现有的制样方法是先用 钢丝银或切±刀切取一个稍大于规定尺寸的±柱，然后放在切±盘的上下圆盘之间，再用 钢丝银或切±刀紧靠切±盘上的侧板自上而下切削，边切削边转动圆盘，直至±样被削成 规定直径的圆柱形试样为止。但上述两种现有的制样方法仅适用于±样状态为硬塑至软塑 的±样，当±样处于坚硬状态时，采用传统的人工切±制样方法，存在切削困难且试样制备 困难、费时费力等问题，现有的制样装置很难制备出满足试验规定要求的合格试样，有时甚 至无法制备。 实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种坚硬 细粒±试样制备装置，其结构简单、设计合理且投入成本较低、使用效果好，能简便、快速完 成坚硬细粒±试样的制备过程。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是；一种坚硬细粒±试样制备 装置，其特征在于：包括反力架、由下至上对待切±样进行支顶的支顶机构、安装在所述支 顶机构顶部且供待切±样放置的巧板和位于巧板上方且由上至下对待切±样进行限位的 环刀；所述反力架由底座、位于底座上方的顶板和多根连接于底座与顶板之间的立杆组成， 所述支顶机构位于底座上，所述环刀安装在顶板底部，且顶板底部开有供环刀安装的圆形 卡槽，所述顶板上开有供待切±样切削后形成的圆柱状±样由下至上穿出的试样穿出孔， 所述试样穿出孔位于圆形卡槽上方且二者内部相通；所述底座、顶板和巧板均呈水平布设， 所述支顶机构和环刀均呈竖直向布设，所述环刀的内径与所述圆柱状±样的外径相同。
[0005] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述立杆的数量为两根，两根所述 立杆分别安装在底座与顶板的左右两侧之间。
[0006] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；还包括平放在巧板上的垫块，所述 垫块呈水平布设且其数量为一个或多个，多个所述垫块由下至上布设。
[0007] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述垫块为圆柱状且其外径小于 环刀的内径。
[0008] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述顶板为安装高度能上下调整 的水平板，所述立杆底部固定在底座上且其上部安装在顶板上，所述顶板上开有多个分别 供多根所述立杆安装的安装孔。
[0009] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述立杆的上部为设置有外螺纹 的螺纹段，所述螺纹段上安装有上紧固螺母和下限位螺母，所述上紧固螺母和下限位螺母 分别位于顶板的上下两侧。
[0010] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述环刀位于所述支顶机构的正 上方，所述环刀、待切±样和所述支顶机构均呈同轴布设。
[0011] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述巧板位于所述支顶机构的正 上方，所述待切±样位于巧板的正上方。
[0012] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述试样穿出孔位于环刀的正上 方，所述试样穿出孔为圆形通孔且其孔径与环刀的内径相同。
[0013] 上述一种坚硬细粒±试样制备装置，其特征是；所述支顶机构为千斤顶，所述巧板 安装在千斤顶的活塞杆顶部。
[0014] 本实用新型与现有技术相比具有W下优点：
[0015] 1、结构简单、设计合理且组装方便，投入成本较低，主要由反力架、由下至上对待 切±样进行支顶的支顶机构、安装在支顶机构顶部且供待切±样放置的巧板和位于巧板上 方且由上至下对待切±样进行限位的环刀组成。
[0016] 2、使用操作简便且制备效率高，通过环刀对待切±样提供较大的下压力，切样过 程中逐步将环刀垂直压入坚硬的细粒±试样（即待切±样）之中，保证环刀垂直均匀受力 下切细粒±试样。
[0017] 3、能根据不同的试验要求，使用不同规格的环刀，同时与反力架与千斤顶相配合， 制备出不同规格和尺寸的试验±样。
[0018] 4、使用效果好、实用价值高且推广应用前景广泛，能有效解决坚硬细粒±试样的 制备难题，可保证环刀垂直均匀受力下切±样，提高所制备试样的质量和制备效率。
[0019] 综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且投入成本较低、使用效果好，能简便、 快速完成坚硬细粒±试样的制备过程，且所制备成型的试样质量高。
[0020] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型实施例1的使用状态参考图。
[0022] 图2为本实用新型实施例1中反力架的结构示意图。
[0023] 图3为本实用新型实施例2的使用状态参考图。
[0024] 附图标记说明：
[002引 1-反力架； 1-1-底座； 1-2-顶板；
[0026] 1-3-立杆； 2-待切上样； 3-巧板；
[0027] 4-环刀； 5-圆形卡槽； 6-试样穿出孔；
[002引 7-垫块； 8-千斤顶； 9-1-上紧固螺母；
[002引 9-2-下限位螺母；
【具体实施方式】
[0030] 实施例1
[0031] 如图1、图2所示，本实用新型包括反力架1、由下至上对待切±样2进行支顶的支 顶机构、安装在所述支顶机构顶部且供待切±样2放置的巧板3和位于巧板3上方且由上 至下对待切±样2进行限位的环刀4。所述反力架1由底座1-1、位于底座1-1上方的顶板 1-2和多根连接于底座1-1与顶板1-2之间的立杆1-3组成，所述支顶机构位于底座1-1上， 所述环刀4安装在顶板1-2底部，且顶板1-2底部开有供环刀4安装的圆形卡槽5,所述顶 板1-2上开有供待切±样2切削后形成的圆柱状±样由下至上穿出的试样穿出孔6,所述试 样穿出孔6位于圆形卡槽5上方且二者内部相通。所述底座1-1、顶板1-2和巧板3均呈水 平布设，所述支顶机构和环刀4均呈竖直向布设，所述环刀4的内径与所述圆柱状±样的外 径相同。
[0032] 如图2所示，本实施例中，所述立杆1-3的数量为两根，两根所述立杆1-3分别安 装在底座1-1与顶板1-2的左右两侧之间。
[0033] 本实施例中，所述顶板1-2为安装高度能上下调整的水平板，所述立杆1-3底部固 定在底座1-1上且其上部安装在顶板1-2上，所述顶板1-2上开有多个分别供多根所述立 杆1-3安装的安装孔。
[0034] 并且，所述立杆1-3的上部为设置有外螺纹的螺纹段，所述螺纹段上安装有上紧 固螺母9-1和下限位螺母9-2,所述上紧固螺母9-1和下限位螺母9-2分别位于顶板1-2的 上下两侧。实际使用时，通过上紧固螺母9-1和下限位螺母9-2能简便调节顶板7在立杆 8上的安装位置。
[00巧]实际使用时，通过上紧固螺母9-1和下限位螺母9-2能对顶板1-2在立杆1-2上 的位置进行上下调节。
[0036] 本实施例中，所述环刀4位于所述支顶机构的正上方，所述环刀4、待切±样2和所 述支顶机构均呈同轴布设。
[0037] 本实施例中，所述巧板3位于所述支顶机构的正上方，所述待切±样2位于巧板3 的正上方。
[003引并且，所述试样穿出孔6位于环刀4的正上方，所述试样穿出孔6为圆形通孔且其 孔径与环刀4的内径相同。
[0039] 本实施例中，所述支顶机构为千斤顶8,所述巧板3安装在千斤顶8的活塞杆顶部。
[0040] 实际使用时，所述千斤顶8置于反力架1内，所述反力架1的底座1-1和顶板1-2 均与千斤顶8呈同轴布设。所述千斤顶8为螺旋式千斤顶或液压式千斤顶，千斤顶8的作 用是为切±过程提供向上压力，而反力架1用于提供切±反力。所述环刀4的刃口向下，实 际安装时，环刀4内嵌于顶板1-2底部所设置的圆形卡槽5中，圆形卡槽5的内径略大于环 刀4外径。所述环刀4用于切取所述圆柱状±样，并通过下压对待切±样2进行下位，通过 环刀4能有效确保所制作圆柱状±样的尺寸。所述巧板3位于千斤顶8的活塞杆顶部且其 能随所述活塞杆上下升降，所述巧板3用于承巧待切±样2,并对千斤顶8的顶升力进行传 递。所述顶板1-2的中部下方设置有圆筒，所述圆筒的中部为试样穿出孔6且其底部开有 圆形卡槽5,所述圆筒的外径由上至下逐渐缩小。本实施例中，所述圆筒与顶板1-2加工制 作为一体。所述环刀4下部伸出至所述圆筒外侧。
[0041] 本实施例中，所述千斤顶8的活塞杆位于初始位置时，活塞杆上巧板3的顶面与顶 板1-2的圆筒底端之间的竖向距离S满足；hl+h2 < S《0.化，其中hi为待切±样2的高 度，h2为环刀4的高度，L为千斤顶8的活塞杆的极限顶出伸长量。所述顶板1-2中部下方 圆筒的高度h3 > 40mm。
[0042] 所述圆形卡槽5的内径d3满足；（d4+lmm)《d3《（d4+l. 5mm)，其中d4为环 刀4的外径，所述试样穿出孔6的孔径和环刀4的内径均为d2,所述圆形卡槽5的高度 h4满足所述顶板1-2中部下方圆筒的外侧壁与水平面之间的夹角a : 60。 《a《90°。
[0043] 本实施例中，所制备±样为固结压缩试验用试样，所用环刀4的内径d2 = 061. 8mm 或 079. 8mm 且其商度为 2Ctam。
[0044] 实际制备试样时，本实用新型的使用过程如下：
[0045] 步骤一、将待切±样2的上下端均切削平整后，放置在巧板3中部上方，再启动千 斤顶8使活塞杆顶出，并通过巧板3带动待切±样2竖直向上移动。
[0046] 步骤二、当上升至待切±样2顶端与所述圆筒底端之间的距离接近环刀4的高度 时，将环刀4放置于待切±样2上部，并将环刀4与顶板1-2中部所开的试样穿出孔6对中； 随着千斤顶8的活塞杆不断顶升，环刀4逐渐向下垂直压入圆形卡槽5中，当环刀4与圆形 卡槽5顶部完全接触后；随着所述活塞杆的继续顶升，所述活塞杆对巧板3施加向上的顶压 力，将环刀4压入待切±样2,该时沿环刀4外侧壁切削待切±样2 ;该样，边向上顶压边切 肖IJ，直至切削出的圆柱状±样超过需制备试样高度后停止。
[0047] 实际使用时，所述环刀4的内壁应涂抹凡±林等润滑剂，减少与待切±样2之间的 摩擦力。
[0048] 步骤H、卸除千斤顶8的顶压力，用切±刀将环刀4下部多余的±体切削平整，试 样制备完成。
[0049] 实施例2
[0050] 如图3所示，本实施例中，与实施例1不同的是：本实用新型还包括平放在巧板3 上的垫块7,所述垫块7呈水平布设且其数量为一个或多个，多个所述垫块7由下至上布设。
[0051] 本实施例中，所述垫块7为圆柱状且其外径小于环刀4的内径。
[0052] 本实施例中，所述垫块7的数量为两个且两个所述垫块7的结构和尺寸均相同。
[0053] 实际加工时，所述垫块7的高度与环刀4的高度相同，并且垫块7的外径dl满足： (d2-l. 5mm)《dl《（d2-2mm)，其中d2为环刀4的内径。
[0054] 实际使用时，所述垫块7用于将加工完成的圆柱状±样脱离环刀4。
[005引本实施例中，所制备±样为H轴压缩试验用试样且其直径为050mm、高度为 100mm，所用环刀4的内径d2 = O 50mm且其高度为20mm，环刀4的外径为52. 8mm。
[0056] 本实施例中，实际制备试样时，与实施例1不同的是；步骤H、卸除千斤顶8的顶压 力后，先将千斤顶8的活塞杆恢复到初始状态，再将将环刀4下部±体切削平整，然后再次 启动千斤顶8,并将垫块7放置于巧板3上，并使所放垫块7与巧板3正对，之后随着千斤顶 8不断向上顶升，通过垫块7使将制备完成的圆柱状±样从环刀4和顶板1-2中顶出，然后 根据所制备试样的尺寸要求，将圆柱状±样的上端切削整平，试样制备完成。
[0057] W上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、变更W及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：包括反力架（1)、由下至上对待切土样 (2)进行支顶的支顶机构、安装在所述支顶机构顶部且供待切土样（2)放置的托板（3)和位 于托板（3)上方且由上至下对待切土样（2)进行限位的环刀（4);所述反力架（1)由底座 (1-1)、位于底座（1-1)上方的顶板（1-2)和多根连接于底座（1-1)与顶板（1-2)之间的立 杆（1-3)组成，所述支顶机构位于底座（1-1)上，所述环刀（4)安装在顶板（1-2)底部，且 顶板（1-2)底部开有供环刀（4)安装的圆形卡槽（5)，所述顶板（1-2)上开有供待切土样 (2) 切削后形成的圆柱状土样由下至上穿出的试样穿出孔（6)，所述试样穿出孔（6)位于圆 形卡槽（5)上方且二者内部相通；所述底座（1-1)、顶板（1-2)和托板（3)均呈水平布设， 所述支顶机构和环刀（4)均呈坚直向布设，所述环刀（4)的内径与所述圆柱状土样的外径 相同。
2. 按照权利要求1所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述立杆（1-3) 的数量为两根，两根所述立杆（1-3)分别安装在底座（1-1)与顶板（1-2)的左右两侧之间。
3. 按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：还包括平 放在托板（3)上的垫块（7)，所述垫块（7)呈水平布设且其数量为一个或多个，多个所述垫 块（7)由下至上布设。
4. 按照权利要求3所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述垫块（7) 为圆柱状且其外径小于环刀（4)的内径。
5. 按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述顶板 (1-2)为安装高度能上下调整的水平板，所述立杆（1-3)底部固定在底座（1-1)上且其上部 安装在顶板（1-2)上，所述顶板（1-2)上开有多个分别供多根所述立杆（1-3)安装的安装 孔。
6. 按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述立杆 (1-3)的上部为设置有外螺纹的螺纹段，所述螺纹段上安装有上紧固螺母（9-1)和下限位 螺母（9-2)，所述上紧固螺母（9-1)和下限位螺母（9-1)分别位于顶板（1-2)的上下两侧。
7. 按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述环刀 (4)位于所述支顶机构的正上方，所述环刀（4)、待切土样（2)和所述支顶机构均呈同轴布 设。
8. 按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述托板 (3) 位于所述支顶机构的正上方，所述待切土样（2)位于托板（3)的正上方。
9. 按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述试样 穿出孔（6)位于环刀（4)的正上方，所述试样穿出孔（6)为圆形通孔且其孔径与环刀（4) 的内径相同。
10. 按照权利要求1或2所述的一种坚硬细粒土试样制备装置，其特征在于：所述支顶 机构为千斤顶（8)，所述托板（3)安装在千斤顶（8)的活塞杆顶部。
【文档编号】G01N1/28GK204128871SQ201420594698
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】杜伟飞, 郑建国, 于永堂, 张继文, 刘争宏 申请人:机械工业勘察设计研究院