一种沉积面倾斜的黏土试样切削模具及其操作方法与流程

本发明属于土工试验领域，涉及一种沉积面倾斜的黏土试样切削模具及其操作方法。

背景技术：

实际工程中，应力沿不同方向加载的现象极为普遍。研究表明，应力沿不同方向加载时，土的力学特性不同。

室内实验中，研究土的力学特性的基本试验包括：直剪试验、三轴试验、真三轴试验以及空心圆柱扭剪试验等。对于原状与重塑粘土而言，大主应力方向与沉积面通常垂直。大部分试验都不能考虑沿不同方向加载时，应力方向角对土的力学特性的影响。需要指出的是，虽然空心圆柱扭剪仪能考虑一个应力方向角的影响，但是，在实际工程中，由于地质作用，土体的沉积面往往会发生倾斜，因此，沉积面沿一个方向倾斜而应力沿另一个方向偏转的现象极为普遍，而已有试验手段无法模拟上述现象。

人们已经意识到了土的这种特性的重要性，并开展了一些研究。对于重塑砂土试样而言，通过倾斜灌砂法，可以实现沉积面倾斜试样的制备，并取得了一定的成果。但是，倾斜黏土试样的制样方法尚不存在。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种沉积面倾斜的黏土试样切削模具及其操作方法，通过标准化的模具对土工试样的成型和削样过程进行规范化的处理，与压样装置配合，可严格控制试样的沉积面方向及切削方向，尽可能削减制样过程中人为操作对制样质量的影响，尽可能地提高制样的可重复性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种沉积面倾斜的黏土试样切削模具，包括用于制备土工试样的模具；所述模具呈中空状且带有一开口；土工试样的自由沉积面为第一平面，第二平面垂直于第一平面；所述模具由若干垂直于第二平面的分割面分割成若干模具单元，相邻的模具单元之间可拆卸连接。

可选地，所述模具带有一平直的底面，所述第一平面与该底面平行或重合。

可选地，所述模具呈中空的六面体状，所述第二平面平行或重合于该模具的一侧面。

可选地，所述模具由4个垂直于第二平面的分割面分割成若干模具单元。

可选地，所述模具由4个垂直于第二平面的分割面分割成6个模具单元，4个分割面在第二平面上的投影呈四边形。

可选地，4个分割面在第二平面上的投影呈矩形。

可选地，6个模具单元内包括2个呈矩形的侧板以及4个截面呈正三角形的角板。

可选地，相邻的模具单元采用螺钉进行可拆卸连接。

一种沉积面倾斜的黏土试样切削模具的操作方法，包括以下步骤：

在模具中装入黏土，沿第一平面均匀布置黏土；

采用分层压实的方式对模具内的黏土进行压实，单层黏土的成型面平行于第一平面；

沿相邻模具单元之间的缝隙对模具内黏土进行切割。

可选地，在步骤“沿相邻模具单元之间的缝隙对模具内黏土进行切割”之前，拆卸部分模具单元。

本发明的有益效果在于：

(1)标准化制样

现有技术并没有考虑试样的原生各向异性，在制样过程中，没有对试样的切削角度或沉积面角度进行严格地控制。且由于在试样切削时需要大量的人工操作，因此，所制备的试样受人工影响较大。本发明通过标准化模具，对试样的成形和削样过程进行规范化处理，配合以多功能土工试验压样装置，最大程度减小制样过程中人为操作对制样质量的影响，尽可能地提高制样的可重复性。

(2)适用于原状与重塑黏土

现有技术仅能人工制备沉积面倾斜的重塑砂土，对黏土无能为力。通常而言，原状黏土与重塑粘土试样在制备时均需经过削样的过程，基于削样法制样的基本原理，本发明同时可以用于切削原状和重塑黏土。

(3)可以控制试样的沉积面方向

现有制样技术不能精确控制黏土试样的沉积面方向。本发明可以通过标准化磨具，严格的控制试样的切削方向。进而可以采用直剪仪、三轴仪以及真三轴仪等实现定轴剪切应力路径。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明切样过程的爆炸视图；

图3为切削后的试样示意图；

图4为6个模具单元的爆炸视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图4，附图中的元件标号分别表示：模具1、侧板2、角板3、切削废料4。

本发明涉及一种沉积面倾斜的黏土试样切削模具1，包括用于制备土工试样的模具1；所述模具1呈中空状且带有一开口；土工试样的自由沉积面为第一平面，第二平面垂直于第一平面；所述模具1由若干垂直于第二平面的分割面分割成若干模具单元，相邻的模具单元之间可拆卸连接。

可选地，所述模具1带有一平直的底面，所述第一平面与该底面平行或重合；所述模具1呈中空的六面体状，所述第二平面平行或重合于该模具1的一侧面；所述模具1由4个垂直于第二平面的分割面分割成若干模具单元；所述模具1由4个垂直于第二平面的分割面分割成6个模具单元，4个分割面在第二平面上的投影呈四边形；4个分割面在第二平面上的投影呈矩形；6个模具单元内包括2个呈四边形的侧板2以及4个截面呈三角形的角板3；相邻的模具单元采用螺钉进行可拆卸连接。

一种沉积面倾斜的黏土试样切削模具1的操作方法，包括以下步骤：在模具1中装入黏土，沿第一平面均匀布置黏土；采用分层压实的方式对模具1内的黏土进行压实，单层黏土的成型面平行于第一平面；拆卸部分模具单元；沿相邻模具单元之间的缝隙对模具1内黏土进行切割。

在制样过程中，先将组合好的装置放入土工试验压样机中进行压制，所压制试样的成层面为水平。而后沿模具单元之间的缝隙，使用土工刀对试样进行切割，去除切割废料4即得到沉积面倾斜的黏土试样。本实施例以立方体的模具1制作立方体试样为例，也可以使用本方式进行其他形状的倾斜沉积面土工试样，如圆柱体、长方体、棱锥状等。对于不同沉积面夹角的试样，可以通过定制模具1的方式对沉积面夹角进行调整。

本方案可与现有制样技术(削样法)配合使用，解决沉积面倾斜的黏土试样的制备问题，可以实现对试样的沉积面倾角定量的控制，可以适用于原状土和重塑土。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。