一种电动式固结后环刀试样脱模器的使用方法与流程

本发明涉及土木工程学科的室内土工测试领域，特指一种电动式固结后环刀试样脱模器的使用方法。

背景技术：

地基不均匀沉降一直是建筑行业比较关心的话题，其对建筑物使用寿命的影响极大。一定程度的不均匀沉降将会改变建筑物的结构，使建筑物发生坍塌，威胁到人类的生命，所以在最初设计时就要对其进行充分的关注，用科学的方法去预测地基沉降，能够为建筑的设计提供参考。

目前，实验室利用固结试验得出单位沉降量、压缩系数和固结系数等指标，为建筑物的设计提供参考和依据。固结试验通常是在有侧限的条件下进行竖向加压，当试验结束后，由于竖向压力过大，导致环刀内试样对环刀产出巨大的侧向压力，使得试样难以用常规的方法脱模。现在实验室中多采用晒干法对固结后的环刀试样进行脱模，将固结后的环刀试样进行晒干，试样失水后收缩，从而将试样对环刀的侧向压力释放出来，完成脱模。这种方法在特定条件下是可以解决固结后的环刀试样脱模的问题，但耗费的时间比较长，而且在无光照和较高温度的条件下难以实现。甚至有部分实验室会采取“锤击”的脱模方式，这种方法存在很大的安全隐患而且会造成环刀的损坏。针对这些问题研究人员做出了改进：例如“一种便携式环刀卸土器-201820328786.3”利用剪切式加力结构的影响将土压出环刀，但作用有限。面对固结后的环刀试样难以脱模的问题，迫切的需要一种脱模器及其使用方法来解决这一难题。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种电动式固结后环刀试样脱模器的使用方法，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电动式固结后环刀试样脱模器的使用方法，以解决现有的固结后环刀试样难以脱模、易损坏环刀和脱模效率低等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种电动式固结后环刀试样脱模器的使用方法，包括如下步骤：

(1)准备阶段，将脱模器平放在一个平整的平台上，通过观察水准泡，调整脱模器的水平状态；

(2)固定环刀，将固结试验后的带有土样的环刀压入固定于保护侧板之间的承刀圈内壁中，直至无法向下移动；

(3)放置保护罩，将保护罩从整个脱模器上部套入，使保护罩正好套住保护侧板；

(4)打开动力控制机构，控制钉刺盘的升降和旋转，使钉刺盘对环刀内的土样进行破坏，落入弃土盒中；

(5)卸土完成，关闭仪器；

(6)取出环刀；将环刀内的残余土样清理干净，一起放入弃土盒中；

(7)清理仪器并归位。

进一步，所述脱模器包括主体支撑机构，所述主体支撑机构上设置有动力控制机构，所述动力控制机构控制主体支撑机构中的卸土机构升降和旋转，使卸土机构对固定于承刀环机构内的环刀中的土样进行破坏，使土样脱离环刀，承刀环机构设置在主体支撑机构中；其中卸土机构包括钉刺盘，钉刺盘面向土样的一面设置有固定钉刺、破土钉刺，所述破土钉刺的长度长于固定钉刺。

控制卸土机构，先通过升降破土钉刺对土样进行穿刺破坏，再通过升降，使固定钉刺刺入土样，使钉刺盘进行旋转，彻底打碎土样，大幅度减少了脱模时间，提高了工作的效率，保护了环刀不受损坏。

进一步，所述固定钉刺上设置有阻断螺母，所述破土钉刺由圆锥形针尖跟圆柱体组成，圆锥形针尖四周进行凹槽内陷处理。

破土钉刺可以在上升过程中带出部分土并有效地释放环刀侧向压力，阻断螺母可以有效的增加与土样的接触面积。

进一步，控制钉刺盘向下移动，使钉刺盘上的破土钉刺、固定钉刺随着钉刺盘开始匀速下降，破土钉刺穿过土样，当固定钉刺上的阻断螺母接触到土样时，钉刺盘停止向下运动；再控制钉刺盘上升，直到破土钉刺离开土样，将破坏土样带出，释放侧向压力；再控制钉刺盘下降，待固定钉刺上的阻断螺母接触到土样时，控制钉刺盘开始旋转，钉刺盘旋转带动破土钉刺与固定钉刺旋转，固结土样开始破坏，自由散落，落入弃土盒中。

进一步，所述主体支撑机构包括支撑底座、保护侧板、支撑上板、伸缩杆，所述动力控制机构设置在支撑上板上，动力控制机构通过伸缩杆与卸土机构联动，承刀环机构设置在保护侧板之间，保护侧板设置在支撑底座上。

进一步，所述水准泡设在主体支撑机构的支撑底座上，支撑底座下设置有若干调平螺母，通过观察水准泡，调整调平螺母，使水准泡居中。

水准泡用来测试支撑底座是否放置平稳，调平螺母用于对支撑底座进行调平。

进一步，所述承刀环机构包括刀身、承刀圈以及摩阻材料层，刀身为空心圆柱体，承刀圈是固定在刀身内壁底部一个实心圆环，摩阻材料层设置在刀身内壁上，将固结试验后的带有土样的环刀慢慢的压入装有摩阻材料层的承刀圈内壁中，直至无法向下移动，然后下握着环刀进行旋转直至完全固定住环刀。

承刀圈配合刀身用于限制固定环刀，摩阻材料层用于辅助固定。

进一步，所述支撑底座上还设置有定位柱，将弃土盒放入保护侧板之间直至接触到支撑底座上的定位柱，使得弃土盒位于底盘中央。

定位柱用于对承接碎土样的弃土盒进行定位。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

减少了脱模过程对实验人员的依赖，更加规范化、统一化、标准化；大幅度减少了脱模时间，大大提高了工作的效率；实验仪器的操作简单，易于上手，不需过多复杂的程序就可以完成试样的脱模过程，同时减少了对实验环刀的损坏，保证了实验人员的安全；整个结构的体积较小，重量较轻，且易于搬运，适合实验室使用具有一定的经济价值，并且整个脱模机器的结构简单、精巧、性价比高，能够大规模生产。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图；

图2是本发明主体支撑机构示意图之一；

图3是本发明主体支撑机构示意图之二；

图4是本发明动力控制机构示意图；

图5是本发明卸土机构示意图；

图6是本发明破土钉刺示意图；

图7是本发明承刀环机构示意图；

图8是本发明弃土盒示意图；

图9是本发明保护罩示意图；

图10是本发明卸土前准备状态示意图；

图11是本发明卸土过程中示意图；

图12是本发明卸土后完成状态示意图。

标号说明

1-主体支撑机构，11-支撑底座，111-底盘，112-水准泡，113-调平螺母；12-保护侧板，13-支撑上板，14-伸缩杆，141-固定杆，142-连接杆，15-定位柱；2-动力控制机构，21-电机盒，22-开关按钮，23-下降按钮，24-旋转按钮，25-上升按钮；3-卸土机构，31-钉刺盘，32-固定钉刺，33-破土钉刺，34-阻断螺母，35-固定螺纹柱；4-承刀环机构，41-刀身，42-承刀圈，43-摩阻材料层；5-弃土盒；6-保护罩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，一种电动式固结后环刀试样脱模器，包括主体支撑机构1，动力控制机构2，卸土机构3，承刀环机构4，弃土盒5，保护罩6。主体支撑机构1包括支撑底座11、保护侧板12、支撑上板13，支撑底座11上设置有定位柱15，支撑底座11包括底盘111、水准泡112、调平螺母113，水准泡112设置于支撑底座11上，调平螺母113固定于支撑底座11的底盘111下面；伸缩杆14位于支撑上板13与钉刺盘31之间，保护侧板12固接于底盘111之上，两个保护侧板12内侧相距73.8mm。支撑上板13位于两个保护侧板12之间，动力控制机构2的电机盒21位于支撑上板13之上；开关按钮22、下降按钮23、旋转按钮24、上升按钮25四个按钮位于电机盒21正表面，上下各2个。承刀环机构4位于弃土盒5与卸土机构3之间。保护罩6置于支撑底座11之上。

所述主体支撑机构1包括支撑底座11，保护侧板12，支撑上板13，伸缩杆14，定位柱15。

所述的支撑底座11由底盘111，水准气泡112，调平螺母113组成。

所述的底盘111为一个直径220mm，高度10mm的铁质实心圆盘，用来支撑整个结构稳定。所述的水准泡112位于支撑底座11上表面，水准泡112上有一个准心，观察水准泡中气泡与准心的相对位置，判断仪器是否水平。

所述的调平螺母113为三个，位于底盘111下面，分布为正三角形，用于调整仪器水平。

所述的保护侧板12为高258mm，宽73mm，厚30mm的长方体铁板，左右各一块，左右两块保护侧板12的内侧相距73.8mm。

所述的支撑上板13为长79.8mm，宽73mm，厚30mm的长方体铁板。

所述的伸缩杆14包含固定杆141和连接杆142两部分，与钉刺盘31相连。

所述的固定杆141长60mm，内直径为10mm，外直径14mm，为不锈钢空心圆柱体，与支撑上板13固接。

所述的连接杆142为一根可伸缩的圆柱体不锈钢杆，直径10mm，长度为65mm，底部有5mm螺旋纹，安置在固定杆141内，露出5mm为底部螺旋纹，连接杆142可从固定杆141内伸出的有效长度为60mm。

所述的定位柱15为高30mm，直径10mm的实心圆柱体，可以限定弃土盒5的位置恰好处于支撑底座11中央位置。

所述动力控制机构2包括电机盒21、开关按钮22、下降按钮23、旋转开关24、上升按钮25。

所述的电机盒21为一个底面边长60mm的正方形，高度35mm的空心长方体，里面安放有电源、转动马达、电路等装置，电路装置通过轴承连接的方式与伸缩杆14相连。

所述的开关按钮22、下降按钮23、旋转开关24、上升按钮25，均为直径15mm的按压式按钮，按钮内部均内置有led警示灯，接通电源后，按压一次按钮即打开，再次按压即关闭。按钮在打开状态时，内置led灯呈绿光。

所述卸土机构3包括钉刺盘31，固定钉刺32，破土钉刺33，阻断螺母34，固定螺纹柱35。

所述的钉刺盘31为厚度5mm，直径55mm的铁质圆柱盘。

所述的固定钉刺32长18mm，为圆锥形柱体，高18mm，直径4mm，共6个，均匀分布于钉刺盘31之上。

所述的破土钉刺33长33mm，共2个，根部为圆柱体，长25mm，直径4mm；顶部为圆锥体，底面直径8mm、高4mm，并在圆锥体四周进行内陷处理，形成四个等距离的凹槽，可以在上升过程中带出部分土，有效地释放环刀侧向压力。

所述的阻断螺母34为内直径3mm，外直径6mm，高5mm的空心圆柱体，固接于固定钉刺32靠近尖部的三分之一位置处，可以有效的增加土样与钉刺的接触面积。

所述的固定螺纹柱35为直径10mm的带螺纹的不锈钢圆柱体，固定于钉刺盘31中心位置，中心位置可以通过自身螺纹与连接杆142匹配。

所述承刀环机构4由刀身41、承刀圈42以及摩阻材料层43组成。

所述的刀身41为一个空心圆柱体，外径73mm，内径67.8mm，总高度30mm，由不锈钢材料制成。刀身41上口距离支撑上板13底部110mm。

所述的承刀圈42是固定在刀身41底部一个实心圆环，内径为61.8mm，外径67.8mm，高度20mm的承刀环，用于承接环刀，由不锈钢材料制成。

所述的摩阻材料层43的厚度为1mm，高度10mm，略有弹性，位于刀身41上部的内壁上，在环刀压入时，摩阻材料层43极限状态下压缩为0.5mm。

所述的弃土盒5为外径70mm，内径66mm，高40mm的内陷式圆柱形的盒状体，其壁厚为2mm，用于承接拆卸下的土样。弃土盒5上口距离支撑上板13底部188mm。

所述的保护罩6为外径150mm，内径145mm，高200mm的空心圆柱体，由透明塑料材料制成，放置在支撑底座11上，罩住保护侧板12，用于防止切削土样过程中土样溅出，也保证在切削过程中实验人员的安全。

本实施例的一种电动式固结后环刀试样脱模器及其使用方法，包括如下步骤：

(1)仪器准备。将仪器平放在一个平整的平台上，观察水准泡112，调整调平螺母113，使水准泡112居中，仪器处于水平状态。将弃土盒5放入保护侧板12之间，直至接触到定位柱15，使得弃土盒5位于底盘111中央。接通电源。

(2)固定环刀。将固结试验后的带有土样的环刀慢慢的压入装有摩阻材料层43的承刀圈42内壁中，直至无法向下移动，然后下握着环刀进行旋转直至完全固定住环刀。

(3)放置保护罩。将保护罩6从整个脱模器上部套入，放置于支撑底座11之上，调整保护罩6的位置，使其正好套住保护侧板12。

(4)启动仪器，进行卸土。

①启动仪器。打开开关按钮22，绿色警示灯亮起，再按下降按钮23，钉刺盘31向下移动，钉刺盘31上破土钉刺33、固定钉刺32随着钉刺盘31开始匀速下降。

②停止下降。钉刺盘31持续向下运动，破土钉刺33穿过土样，当固定钉刺32上的阻断螺母34接触到土样时，关闭下降按钮23，钉刺盘31停止向下运动。

③释放压力。按下上升按钮25，钉刺盘31上升，直到破土钉刺33上升离开土样，将破坏土样带出，释放侧向压力。

④破坏土样。按下下降按钮23，待固定钉刺32上的阻断螺母34接触到土样时，再按下旋转按钮24，钉刺盘31开始旋转。钉刺盘31旋转带动破土钉刺33与固定钉刺32旋转，固结土样开始破坏，固结土样开始自由散落，落入弃土盒5中。

(5)卸土完成，关闭仪器。

①停止切割破坏。土样破坏完成，按下旋转按钮24，钉刺盘31停止旋转，按下上升按钮25，钉刺盘31开始上升。

②钉刺盘31归位。当伸缩杆回归至初始位置时，关闭上升按钮25以及开关按钮22，所有警示灯熄灭，电机盒21停止工作，保持初始状态。

(6)取出环刀。将保护罩从脱模器上部取出，再将将环刀从摩阻材料层43中取出。将环刀内的残余土样清理干净，一起放入弃土盒5中。

(7)清理仪器并归位。弃土盒5从主体支撑机构1中取出，将其中的土样倒入垃圾桶中。并把环刀、刀身41、卸土机构3等用干湿毛巾擦洗干净，将清理完毕的仪器合理放置，以待下一次使用。

上述仅为本发明的具体实施例，同时凡本发明中所涉及的如“上、下、左、右、中间”等词，仅作参考用，并非绝对限定，凡利用本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。