一种土工双棱台形拉伸试样固结制备装置

1.本实用新型属于土工试验设备领域，特别涉及一种土工双棱台形拉伸试样固结制备装置。


背景技术：

2.为测试土体直接拉伸强度，通常使用沿中面对称的变截面试样，但碍于缺乏制备工具，通常采用简单的双梯形平板试样，其边界条件不够合理，且均匀性较差，故应设法制备具有更佳对称性，且加载时摩擦传导优良的拉伸试样。另一方面，常用的击实制样法难以保障试样内部的均匀性，且易对土骨架结构产生过多扰动，导致所得试样的力学性质与正常土样存在偏差，而制样均匀的泥浆固结法碍于渗流缓慢而效率低下。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种简单易用、排水高效和制样均匀的土工双棱台形拉伸试样固结制备装置。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
7.一种土工双棱台形拉伸试样固结制备装置，包括外罩桶、集水槽、模筒底板、承样半模、顶套筒、压样板、顶盖和紧固环，所述外罩桶内底面固定安装有旋转电机和旋转电机仓罩，所述旋转电机位于旋转电机仓罩的内部；所述旋转电机输出轴固定连接有转动轴，所述转动轴与所述集水槽相连，所述集水槽承载所述模筒底板和由两片所述承样半模构成的承样模筒；所述顶套筒套接在所述承样模筒顶部，所述外罩桶内壁上端固定安装有支撑轴承，所述顶套筒嵌设在所述支撑轴承中部；所述外罩桶顶部固定连接有顶盖接头，所述顶盖插接在顶盖接头上，所述紧固环螺纹连接在顶盖接头外表面；所述顶盖外侧中心固定安装有气缸和气缸仓罩；所述压样板伸入所述顶套筒内部，所述压样板通过加载轴与所述气缸相连。
8.上述的土工双棱台形拉伸试样固结制备装置中，所述外罩桶呈空心圆柱状，底端封闭顶端开敞，所述外罩桶侧壁底端设有排水管，所述外罩桶顶部设置的顶盖接头数量为六个。
9.上述的土工双棱台形拉伸试样固结制备装置中，所述集水槽呈空心圆柱状，底端封闭顶端开敞，所述集水槽侧壁底端均匀设置有多个集水槽出水口；所述模筒底板通过模筒支架与所述集水槽相连接；所述模筒底板呈圆板状，内部设置圆形凹槽，所述凹槽半径与所述承样模筒底端外径相同；所述凹槽内部贯穿设置有多个模筒底板渗流孔。
10.上述的土工双棱台形拉伸试样固结制备装置中，所述承样半模内壁为多棱台面，外壁为圆台面；所述承样半模侧壁设置有多个半模渗流孔。
11.上述的土工双棱台形拉伸试样固结制备装置中，所述顶套筒呈圆柱形，内部为棱
柱通孔，内截面与所述承样模筒空腔截面一致；所述顶套筒底端设置圆形嵌槽，所述圆形嵌槽的槽径与所述承样模筒顶端外径一致；所述压样板呈多边形，所述压样板的截面与所述顶套筒内孔截面一致。
12.(三)有益效果
13.本实用新型的有益效果是：通过设置承样半模，构成具有对称双棱台状承样空腔的承样模筒，用于制备具有良好对称性和边界摩擦性的双棱台形拉伸试样，且便于脱模；通过设置外罩桶、承样模筒、模筒底板、旋转电机、顶套筒、压样板和气缸，对土样泥浆同时施加旋转和压力，加速泥浆脱水固结，提升制样效率；通过设置集水槽，架空模筒底板并承接渗出水，提升固结速率并保护旋转电机。
附图说明
14.图1为本实用新型轴侧剖面结构示意图；
15.图2为本实用新型正视剖面结构示意图；
16.图3为本实用新型集水槽与模筒底板结构示意图；
17.图4为本实用新型承样半模结构示意图；
18.图5为本实用新型顶套筒结构示意图；
19.图6为本实用新型压样板和加载装置结构示意图；
20.图7为本实用新型顶盖与气缸仓罩结构示意图。
21.【附图标记说明】
22.1、外罩桶；101、排水管；102、支撑轴承；103、顶盖接头；2、旋转电机仓罩；3、旋转电机；301、转动轴；4、集水槽；401、模筒支架；402、集水槽出水口；5、模筒底板；501、模筒底板渗流孔；6、承样半模；601、半模渗流孔；7、顶套筒；8、压样板；9、气缸；901、加载轴；10、顶盖；11、气缸仓罩；12、紧固环。
具体实施方式
23.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
24.本实用新型最关键的构思在于：通过设置承样半模，构成具有对称双棱台状承样空腔的承样模筒，通过设置外罩桶、承样模筒、模筒底板、旋转电机、顶套筒、压样板和气缸，对土样泥浆同时施加旋转和压力，通过设置集水槽，架空模筒底板并承接渗出水。
25.请参阅图1至图7，一种土工双棱台形拉伸试样固结制备装置，包括外罩桶1、集水槽4、模筒底板5、承样半模6、顶套筒7、压样板8、顶盖10和紧固环12，外罩桶1内底面固定安装有旋转电机3和旋转电机仓罩2，旋转电机3位于旋转电机仓罩2的内部；旋转电机3输出轴固定连接有转动轴301，转动轴301与集水槽4相连，集水槽4承载模筒底板5和由两片承样半模6构成的承样模筒；顶套筒7套接在承样模筒顶部，外罩桶1内壁上端固定安装有支撑轴承102，顶套筒7嵌设在支撑轴承102中部；外罩桶1顶部固定连接有顶盖接头103，顶盖10插接在顶盖接头103上，紧固环12螺纹连接在顶盖接头103外表面；顶盖10外侧中心固定安装有气缸9和气缸仓罩11；压样板8伸入顶套筒7内部，压样板8通过加载轴901与气缸9相连，取顶盖10插接在外罩桶1顶部的顶盖接头103上，保证加载轴901与气缸9正确衔接，而后利用紧
固环12固定顶盖10；接通电源，启动气缸9，带动压样板8下降以对土样泥浆施加固结力；启动旋转电机3，带动集水槽4、模筒底板5、承样模筒、内部土样泥浆、顶套筒7和压样板8整体绕中心轴转动，以离心效果加速试样脱水固结。
26.具体的，外罩桶1呈空心圆柱状，底端封闭顶端开敞，外罩桶1侧壁底端设有排水管101；外罩桶1顶部设置的顶盖接头103数量为六个。
27.具体的，集水槽4呈空心圆柱状，底端封闭顶端开敞，集水槽4侧壁底端均匀设置有多个集水槽出水口402；模筒底板5通过模筒支架401与集水槽4相连接；模筒底板5呈圆板状，内部设置圆形凹槽，凹槽半径与承样模筒底端外径相同，可实现嵌套；凹槽内部贯穿设置有多个模筒底板渗流孔501。
28.具体的，承样半模6内壁为多棱台面，外壁为圆台面；承样半模6侧壁设置有多个半模渗流孔601，启动旋转电机3，带动集水槽4、模筒底板5、承样模筒、内部土样泥浆、顶套筒7和压样板8整体绕中心轴转动，以离心效果加速试样脱水固结；待压样板8下降至既定位置，表明土样固结完成，此时关闭旋转电机3，关闭气缸9，依次取下紧固环12、顶盖10、压样板8和顶套筒7，再取出内含试样的承样模筒，对半打开两片承样半模6，取出所得的双棱台形拉伸试样，至此完成制备流程。
29.具体的，顶套筒7呈圆柱形，内部为棱柱通孔，内截面与承样模筒空腔截面一致；顶套筒7底端设置圆形嵌槽，圆形嵌槽的槽径与承样模筒顶端外径一致；压样板8呈多边形，压样板8的截面与顶套筒7内孔截面一致。
30.本实用新型的一种土工双棱台形拉伸试样固结制备装置的具体实施步骤如下：
31.将外罩桶1摆放稳妥，将排水管101连接至溢出管路；在模筒底板5上铺设土工滤纸；取两片承样半模6对合构成承样模筒，内壁铺设土工滤纸，再整体置于模筒底板5的圆形凹槽中；取顶套筒7，将含圆形嵌槽的一端向下，套进设在外罩桶1内壁上端的支撑轴承102的内部，使圆形嵌槽嵌套在承样模筒上端；将拌和好的土样泥浆由顶套筒7上部倒入，而后将压样板8套入顶套筒7，保持加载轴901垂直朝上；取顶盖10插接在外罩桶1顶部的顶盖接头103上，保证加载轴901与气缸9正确衔接，而后利用紧固环12固定顶盖10；接通电源，启动气缸9，带动压样板8下降以对土样泥浆施加固结力；启动旋转电机3，带动集水槽4、模筒底板5、承样模筒、内部土样泥浆、顶套筒7和压样板8整体绕中心轴转动，以离心效果加速试样脱水固结；待压样板8下降至既定位置，表明土样固结完成，此时关闭旋转电机3，关闭气缸9，依次取下紧固环12、顶盖10、压样板8和顶套筒7，再取出内含试样的承样模筒，对半打开两片承样半模6，取出所得的双棱台形拉伸试样，至此完成制备流程。
32.从上述描述可知，本实用新型中，通过设置承样半模6，构成具有对称双棱台状承样空腔的承样模筒，用于制备具有良好对称性和边界摩擦性的双棱台形拉伸试样，且便于脱模；通过设置外罩桶1、承样模筒、模筒底板5、旋转电机3、顶套筒7、压样板8和气缸9，对土样泥浆同时施加旋转和压力，加速泥浆脱水固结，提升制样速率；通过设置集水槽4，架空模筒底板5并承接渗出水，提升固结效率并保护旋转电机3。
33.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。