一种重塑黄土试样制备装置的制作方法

本实用新型涉及土工试验设备技术领域，尤其是涉及一种重塑黄土试样制备装置。

背景技术：

空心圆柱扭剪仪是一种尖端的土工试验仪器，在国内外均属于同类仪器中的先进的产品。中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家，占全国土地面积的6％；目前利用空心圆柱扭剪仪对黄土的研究比较少，通过其研究黄土的力学性质对工程建设的影响就显得十分迫切。

传统制作重塑土的装置为三瓣模击实筒，该装置由套筒和顶部护筒组成，不同的试样尺寸有不同尺寸的重塑土三瓣模击实桶，空心圆柱扭剪仪所用重塑土三瓣模击实筒直径100mm高200mm和一个高50mm的顶部护筒，空心圆柱扭剪仪实验所需试样尺寸为外径100mm,内径60mm,高200mm的空心圆柱。制作重塑空心圆柱黄土试样总体分为两步，首先是做一个直径100mm的重塑黄土实心圆柱试样，其次通过钻空心的装置掏取60mm空心。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：由现有的空心圆柱扭剪仪所提供的制作重塑黄土的三瓣模装置，在制样、击实、取样方面存在很大的问题，无法得到可靠精确的试验结果。

一方面，利用现有的三瓣模击实筒来制作重塑黄土试样会出现黄土粘连装置内壁破坏试样完整性的问题，其原因在于制备试样过程中按黄土的最大干密度击实，随着击实锤锤击数的增加黄土中的水分挤压到击实桶内壁；且重塑土采用的是分层击实，随着击实层数的增加，黄土粘连击实桶的层数越来越多，特别是土体试样含水率较高时，由于土体与圆柱内壁有很大的粘滞阻力，导致难以脱膜，取样时粘连内壁，三瓣模取下时也会把试样表面的土粘下来，造成试样的破坏；另一方面，现有的三瓣模击实筒无固定装置，在多次锤击时，筒体易振动、移位，增大锤击击实的难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种重塑黄土试样制备装置，以解决现有技术中存在的黄土试样易粘连装置内壁，试样完整性较差的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种重塑黄土试样制备装置，包括：

底座，所述底座上设置有固定孔；

筒体，所述筒体由两个相同的瓣模拼接而成，所述筒体的下部固定于所述固定孔内；两个所述瓣模的内壁上设置防粘连层；

上箍环，所述上箍环由两个半箍拼接而成且所述上箍环套设于所述筒体的上部。

优选的，两个所述瓣模的拼接壁上分别设置有相互承接的凸柱和凹槽，其中一个所述瓣模的所述凸柱嵌设于另一个所述瓣模的所述凹槽内。

优选的，所述瓣模的弧度均为180°。

优选的，所述防粘连层为塑料膜。

优选的，两个所述半箍的拼接处上均设置有适配的螺纹孔，其中一个所述半箍的邻近其所述拼接处的外壁上设置有导向槽，所述螺纹孔与所述导向槽导通，两个所述半箍通过所述导向槽内的螺钉固定。

优选的，两个所述半箍的内壁呈台阶状且所述半箍的上部内壁向内缩进，所述筒体套设于所述上箍环内时，所述筒体的顶端抵接于两个台阶的连接面上。

优选的，所述重塑黄土试样制备装置还包括有固定装置，所述固定装置包括：

支撑杆，所述支撑杆固定连接于所述底座上；

连接耳，所述连接耳固定于所述上箍环上，所述连接耳上设置有导向孔，所述支撑杆穿过所述导向孔将所述上箍环和所述底座连接。

优选的，所述支撑杆的上部设置有外螺纹，所述连接耳的上部抵接有锁紧螺母，所述支撑杆穿过所述导向孔并与锁紧螺母螺纹连接。

优选的，所述支撑杆的数量为两个，且所述连接耳的数量相应为两个，两个所述连接耳分别固定于两个所述半箍上。

优选的，所述筒体的上部还设置有限位机构，所述限位机构包括：

限位箱体，所述限位箱体可拆卸固定于所述支撑杆上，且所述限位箱体能在所述支撑杆上上下移动，所述限位箱体的中部设置有限位孔，击实锤的导向杆能往复运动于所述限位孔内且击实锤的锤部延伸至所述筒体内；

紧固螺栓，其与所述限位箱体的侧壁螺纹连接且所述紧固螺栓的一端抵接所述支撑杆。

本实用新型提供的一种重塑黄土试样制备装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、在筒体的内壁上设置了防粘连层，能够防止在制备黄土试样时试样粘连筒壁的问题，且为了能够更好的贴合组装防粘连层，采用相互拼接的两瓣模组合成筒体，将防粘连层贴合在两瓣模的内壁上，贴合好后也容易组装，在拆模时有防粘连层作为隔离材料，土试样不易粘连两瓣模内壁，拆模比较容易，制得的试样表面光滑、完整性好。

2、采用底座降低筒体的重心高度，防止锤击时筒体剧烈晃动；同时半箍拼接而成的上箍环能够紧固筒体外围，组装拆卸方便。

3、采用支撑杆固定击实桶，防止锤击时筒体移位。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是两瓣模的结构示意图；

图2是两瓣模组合后的横截面示意图；

图3是半箍的结构示意图；

图4是上箍环的第一种实施例的结构示意图；

图5是上箍环的第二种实施例的结构示意图；

图6是重塑黄土试样制备装置第一种实施例的整体结构示意图；

图7是重塑黄土试样制备装置第二种实施例的整体结构示意图；

图中：1-底座；11-固定孔；2-筒体；21-瓣模；211-凸柱；212-凹槽；3-上箍环；31-半箍；311-连接面；312-螺纹孔；313-螺钉；32-导向槽；33-连接耳；4-防粘连层；41-胶黏层；5-支撑杆；6-限位箱体；61-限位孔；62-紧固螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-图4所示，图1是两瓣模的结构示意图；图2是两瓣模组合后的横截面示意图；图3是半箍的结构示意图；图4是上箍环的第一种实施例的结构示意图；

本实用新型提供了一种重塑黄土试样制备装置，包括：

底座1，底座1上设置有固定孔11，固定孔11的内径应与筒体2的外径相适配，以使筒体2的下部能够直接嵌设于固定孔11内；

筒体2，筒体2由两个相同的瓣模21拼接而成，筒体2的下部固定于固定孔11内；两瓣模21的内壁上设置防粘连层4；

上箍环3，上箍环3由两个半箍31拼接而成且上箍环3套设于筒体2的上部。

为了最后得到完整的试样，优选的，筒体的高度可为220mm，在制作200mm高的标准黄土试样时，可将有破损的下表面用美工刀切削，从而得到高200mm外径100mm内径60mm的重塑空心圆柱试样。

本实施例中提供的一种重塑黄土试样制备装置，在筒体2的内壁上设置了防粘连层4，能够防止在制备黄土试样时试样粘连筒壁的问题，且为了能够更好的贴合组装防粘连层4，采用相互拼接的两瓣模21组合成筒体2，将防粘连层4贴合在两瓣模21的内壁上，贴合好后也容易组装，在拆模时有防粘连层4作为隔离材料，土试样不易粘连两瓣模21内壁，拆模比较容易，制得的试样表面光滑、完整性好。

采用底座1降低筒体2的重力高度，固定孔11开设在底座1上，且具有一定的厚度，能够一定程度上固定筒体2，防止锤击时筒体2剧烈晃动移位；同时半箍31拼接而成的上箍环3能够紧固筒体2外围，组装拆卸方便。

其中，上述筒体2的高度可略大于黄土试样的高度，因为在对试样进行钻孔时容易损坏试样的底部，预留切除高度以便于获得完整的试样。

作为可选的实施方式，参照图1所示，两个瓣模21的拼接壁上分别设置有相互承接的凸柱211和凹槽212，其中一个瓣模21的凸柱211嵌设于另一个瓣模21的凹槽212内。

上述凸柱211和凹槽212的数量可为多个，即两个或两个以上，以便于对两个瓣模21进行定位更好的组装，防止两个瓣模21错位。

为了更为的贴合防粘连层4，作为可选的实施方式，瓣模21的弧度均为180°。

上述弧度的瓣模21易于贴合放粘连层，且不易脱落，同时易于拼装。

作为可选的实施方式，参照图1和图2所示，防粘连层4为塑料膜。

具体的，上述塑料膜可以为pe膜或pp膜或市场上普通的保鲜膜等，上述塑料膜可通过胶黏层41粘附于瓣模21的内壁上；由于两瓣模21可采用常见的不锈钢材质，用水这种粘剂即可以使塑料膜紧密贴合在两瓣模21的内壁上。

作为可选的实施方式，参照图4所示，两个半箍31的拼接处上均设置有适配的螺纹孔312，其中一个半箍31的邻近其拼接处的外壁上设置有导向槽32，螺纹孔312与导向槽32导通，两个半箍31通过导向槽32内的螺钉313固定。

上述导向槽32便于螺钉313穿过并固定两个半箍31，且导向槽32开设于半箍31的外壁上，无需增加多余的固定结构即可将两个半箍31固定，防止多余的固定部件影响试样制备过程。

为了上箍环3更好的固定筒体2，作为可选的实施方式，参照图3和图4所示，两个半箍31的内壁呈台阶状且半箍31的上部内壁向内缩进，筒体2套设于上箍环3内时，筒体2的顶端抵接于两个台阶的连接面311上。

在具体安装时，先将筒体2组装后，将拼合的两个半箍31套设于筒体2的上部，同时将筒体2的上端面抵接到上箍环3的台阶连接面311后，紧固导向槽32内的螺钉313，即将上箍环3固定在筒体2的上部外围，防止在锤击过程中筒体2上窜以及上箍环3的脱落。

由于在锤击筒体2内黄土试样时，整个筒体2容易振动，甚至移位，影响了试样的制备过程，为了解决上述问题，本实用新型提供了：

实施例1

参照图5和图6所示，图5是上箍环的第二种实施例的结构示意图；图6是重塑黄土试样制备装置第一种实施例的整体结构示意图；

本实施例提供的重塑黄土试样制备装置还包括有固定装置，固定装置包括：

支撑杆5，支撑杆5固定于底座1上；支撑杆5可通过螺纹连接的方式固定于底座1上以方便拆卸；

连接耳33，连接耳33固定于上箍环3上，连接耳33上设置有导向孔，支撑杆5穿过导向孔将上箍环3和底座1连接，如图5和图6所示。

通过在上箍环3上设置带导向孔的连接耳33，在底座1上固定支撑杆5，支撑杆5连接底座1和上箍环3，换言之，支撑杆5固定了筒体2，由于底座1的面积较大，能够将整个装置的重心下移，同时利用上述结构能够防止筒体2在锤击过程中大幅度的振动及移位，保证整个试样制作过程更加稳定、高效。

为了固定支撑杆5，作为可选的实施方式，参照图6所示，支撑杆5的上部设置有外螺纹，连接耳33的上部抵接有锁紧螺母，支撑杆5穿过导向孔并与锁紧螺母螺纹连接。

在安装时，可先将筒体2安装于底座1的固定孔11上，同时上箍环3的导向孔穿过支撑杆5，拧动支撑杆5上部的锁紧螺母，使锁紧螺母与连接耳33抵接，以在支撑杆5上紧固上箍环3。为了良好的固定效果，位于连接耳33的下部的支撑杆5的相应位置处还设置有凸台或固定螺母，来承托连接耳的下表面。

为了实现更好的固定效果，作为可选的实施方式，参照图6所示，支撑杆5的数量为两个，且连接耳33的数量相应为两个，两个连接耳33分别固定于两个半箍31上。

或者本领域内技术人员也可设置两个以上均匀分布的支撑杆5和相应的连接耳33，使得筒体2与底座1的连接更为稳固。

由于在锤击黄土制备试样过程中，需要配合专用的击实锤，击实锤在实际使用时容易歪斜，使得试样表面受力不均。

为了解决上述问题，本实用新型提供了实施例2：

参照图7所示，筒体2的上部还设置有限位机构，该限位机构包括：限位箱体6，限位箱体6可拆卸固定于支撑杆5上，且限位箱体6能在支撑杆5上上下移动；限位箱体6的中部设置有限位孔61，击实锤的杆部能往复运动于限位孔61内且击实锤的锤部延伸至筒体2内；

紧固螺栓62，其与限位箱体6的侧壁螺纹连接且紧固螺栓62的一端抵接支撑杆5。

为了便于固定支撑杆5，优选的，在限位箱体6的相应位置处设置供支撑杆5穿过的通孔，同时在限位箱体6的侧壁上相应位置处设置螺纹孔312，紧固螺栓62与螺纹孔312螺纹连接，转动紧固螺栓62，当紧固螺栓62的一端抵接支撑杆5时，即将限位箱体6固定于支撑杆5上。

上述限位箱体6可设置为空心箱体，限位孔61设置于空心箱体的中心位置处，限位孔61的内径应至少大于击实锤杆部的外径，在使用时，击实锤由限位箱体6的限位孔61插入，锤部在筒内击实黄土试样。上述限位机构能够固定击实锤，防止击实锤在工作工程中较大程度的歪斜，一定程度上保证试样击实程度的均一性。

优选的，还可在击实锤杆部和支撑杆上标刻度，根据刻度的变化即可读出击实高度，无需由筒内测量。

利用本实施例的重塑黄土试样制备装置制备空心圆柱扭剪试验重塑空心圆柱土样时，具体步骤如下：

a.将现场取回来的黄土按土工试验标准做烘干处理，粉碎，然后过0.5mm土工筛；将筛好所需干土放入盘中。

b.计算制备一个试样所需要的干土和水的质量。

c.将计算好的干土按分层法用喷壶将黄土和水混合配置到目标含水率，将配好的含水率的黄土密封静置24小时，使土体充分湿润，含水率均匀。

d.在塑料桶中将配好的湿土进行充分搅拌，进一步使含水率均匀，搅拌完成后密封备用。

e.将重塑黄土试样制备装置的底座1、两瓣模21、上箍环3用湿布擦试干净，用喷壶将水均匀的喷洒在两瓣模内壁，使两个两瓣模21的内壁充分润湿，以便更好的与塑料膜贴合。

f.将裁剪好的塑料膜平整贴到两瓣模21内壁，然后将两个两瓣模21合在一起，整理塑料膜使其平整。(贴塑料膜是为了防止击实时黄土粘连击实桶内壁，试样取不下来的现象)

g.把筒体2安装于底座1的固定孔内，再一次整理塑料膜使其平整，然后将上箍环安装于筒体上部，螺丝拧死。

h.使支撑杆5穿过上箍环3连接耳33的导向孔，将锁紧螺母拧紧。

i.进行装样过程，将装备好的黄土土样分十一层装入桶中，每层高度为20mm,按照所需干密度计算每层所需黄土的质量，用电子秤称出每层黄土所需质量。

j.将称好的一层黄土放入击实桶中，平整土体，放入击实锤，固定好限位箱体6，将这层黄土用击实锤击到相应高度并用刮毛刀刮毛，防止土样分层。

k.重复j步骤，直至黄土试样制备完成。

l.进行拆模过程，先将限位箱体取掉，再拆除支撑杆5，接着把上箍环3取掉，将筒体从底座的固定孔内取出，用取土刀取下一个两瓣模和塑料膜，再用小锤轻轻敲击另一个两瓣模，直至它与试样脱离，取下这个两瓣模21和相应塑料膜，重塑圆柱黄土试样制作完成。(试样做的高一点，是为了后来掏空心时将损坏不平整的下表面削掉)

m.将制好的重塑圆柱黄土试样安装在钻空心的装置上，利用钻空心的装置将制作完成的重塑圆柱黄土试样分两次钻出60mm圆柱空心，完成后取下，将有破损的下表面用美工刀切削，直至与两瓣模21相平。用取土刀将两瓣模21取下，高200mm外径100mm内径60mm的重塑空心圆柱试样制作完成。

利用上述重塑黄土试样制备装置制备的重塑黄土试样完整性好，大大降低了试样粘连筒壁的问题，同时提高空心圆柱扭剪仪仪器所需重塑空心圆柱黄土试样的成功率。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。