进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座的制作方法

本实用新型属于土工试验仪器设备，具体涉及一种进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座。

背景技术：

土的动力特性试验在土木工程实践与理论研究过程中具有极为重要的作用。空心圆柱扭剪仪是目前室内土工试验仪器中最为复杂、功能最为强大的仪器之一，然而在进行土的等压固结及其动力特性试验时存在以下问题：我国土工试验规程规定，砂砾土动力试验径径比不宜大于1/10，而通常空心试样厚度为20mm，标准试样中最大允许粒径为2mm，不适合进行砂砾土的动力特性试验，且用于透水的铜制透水石无论在材料还是加工制作方面都比较昂贵，因而，迫切需要一种可以进行大颗粒砂砾土的动力特性试验的又比较经济的底座装置，这解决了土样粒径的大小对土动力特性的研究产生的局限等问题，对土工领域的实验研究起到了促进作用，具备现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种进行大粒径砂砾土试验的HCA空心圆柱扭剪仪底座，用于进行砂砾土的动力特性试验，该底座具备操作简便、构造简明、经济适用等优点，便于研究更大粒径砂砾土的动力特性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座，其中：该底座包括通过螺钉拧接在HCA仪底板上的底座钢板部分和不锈钢底座部分。

所述底座钢板部分包括底板和空心柱状管体连接而形成同心的一体件，空心柱状管体直径为60mm，底板为实心底板，底板中心处设有五个反压孔，一个反压孔在底板正中心处，另外四个均匀分布在中心处的周围，每个反压孔孔径为5mm，底板边缘一圈均匀分布六个底板螺丝孔，底板边缘六个底板螺丝孔里侧也均匀分布六个内螺丝孔。

所述不锈钢底座部分为一个圆柱体，其厚度为20mm，空心柱状管体套在圆柱体内，圆柱体一周均匀分布六个上下贯通的底座螺丝孔，与底板上的内螺丝孔位置相对应。

通过六颗螺钉在底座螺丝孔处将不锈钢底座部分与底座钢板部分的底板相连，底板中心的反压孔处覆盖一层直径为60mm的圆形滤纸片。

本实用新型的效果是该底座使得HCA仪可以进行颗粒粒径最高为8mm的砂砾土的动力特性试验，比以往最大粒径多出6mm，且均等固结砂砾土时其应力应变时程曲线更加光滑完整，幅值更加稳定，从而模拟出来的地下土环境状态更加丰富，也更加贴合地下土颗粒的实际情况，此外用不锈钢板取代铜制透水石更加经济，更容易加工。

附图说明

图1是本实用新型的底座三维示意图；

图2是本实用新型的底座底座钢板三维示意图；

图3是本实用新型的不锈钢底座三维示意图；

图4是本实用新型的底座侧视图；

图5是本实用新型的底座工作原理示意图；

图6是使用本实用新型底座进行砂砾土动力试验的应变时程曲线；

图7是使用本实用新型底座进行砂砾土动力试验的应力时程曲线。

图中：

1、空心柱状管体 2、不锈钢底座 3、底座螺丝孔 4、钢板螺丝孔 5、底板 6、反压孔 7、内压室 8、加载装置 9、水缸 10、外压室 11、HCA仪底板 12、实心圆柱土样 13、顶盖 14、计算机 15、滤纸片

具体实施方式

结合附图对本实用新型的进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座的结构加以说明。

本实用新型的进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座设计原理：

如图1-4所示，本实用新型的进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座结构是：该底座包括通过螺钉拧接在HCA仪底板上的底座钢板部分和不锈钢底座部分。

所述底座钢板部分包括底板5和空心柱状管体1连接而形成同心的一体件，为了使通常所用的直径为100mm的圆柱土样有足够的内围压施加空间，故空心柱状管体1直径设定为60mm，底板5为实心底板，为了给土样施加内围压需要底板5中心处设有五个反压孔6，一个反压孔6在底板5正中心处，另外四个均匀分布在中心处的周围，每个反压孔6孔径为5mm，全部用来透水且保证了透过水流的流量，底板5边缘一圈均匀分布六个底板螺丝孔4，底板边缘六个螺丝孔里侧也均匀分布六个内螺丝孔。

所述不锈钢底座部分2为一个圆柱体，其厚度为20mm，正好能承载通常测量的标准土样厚度，空心柱状管体1套在圆柱体内，圆柱体一周均匀分布六个上下贯通的底座螺丝孔3，与底板5上的内螺丝孔位置相对应。

通过六颗螺钉在底座螺丝孔3处将不锈钢底座部分2与底座钢板部分的底板5相连，底板中心的反压孔6处覆盖一层直径为60mm的圆形滤纸片15，其直径等同于空心柱状管体1的直径，滤纸片15正好覆盖在五个反压孔6上，使得既能让反压孔6正常向上透水给土样施压，又能保证砂砾土颗粒不会堵塞反压孔6。

本实用新型进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座功能是这样实现的：

如图5所示，进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座下端通过螺丝固定在HCA仪底板11上，底座上端放置实心圆柱砂砾土样12，其粒径在0.5～8mm之间不等，土样外部套一水缸9，里面由供水机充满水，土样上方放置扭剪仪顶盖13，整个装置保持密封状态，顶盖上方连接有计算机14控制加载状态的加载装置8，在计算机14HCA软件中开启有效围压300kPa条件下的不排水均等固结作用，固结六个小时后，再在HCA软件中设置加载频率为1Hz、加载波形为正弦波、采用应力控制的循环荷载，待加载自然结束，导出均压条件下试验的应力应变曲线，如图6-7所示，一个循环荷载0～20s的时间段内，砂砾土样随时间的增长其轴向应变的变化范围越来越大，其轴向应力在前16s内平稳振动，幅值稳定，16～20s时段内开始衰减，两者基本在0的正负两个方向来回振动，且曲线光滑、幅值明显，很好地模拟了循环荷载下地震波对土的动力影响，并且通过HCA仪导出的曲线可以很好地分析总结出此砂砾土的动力特性。

本新型实用的进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座不仅使得粒径不大于8mm的砂砾土都能进行等压动强度试验，比以往最大粒径多出6mm，而且得到的波形完整，曲线更加平滑，幅值更加稳定，用不锈钢钢板代替铜制透水石也大大地降低了材料成本，非常经济适用。

以上所述仅为结合本次制作过程进行说明，并不限制本结构，对于本领域的技术人员来说，本实用新型的进行大粒径砂砾土试验的空心圆柱扭剪仪底座可以有各种变化和更改，比如多个内部结构的改造、变换所用材料等。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。