一种土工三轴环状分层试样冷冻制备装置

1.本实用新型属于土木试验设备领域，特别涉及一种土工三轴环状分层试样冷冻制备装置。


背景技术：

2.非均匀的三轴试样对于研究各向异性及定向渗流等问题具有特殊意义，但碍于土样的离散性，制备出分层精确的三轴试样存在较大难度，尤其对于环状分层的三轴试样，存在脱模困难和击实不便的诸多困扰，无法制备分层较薄且均匀的多环试样。


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问题，本实用新型提供一种简单易用、制样高效和易于脱模的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置。
5.(二)技术方案
6.为了达到上目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
7.一种土工三轴环状分层试样冷冻制备装置，包括第一半模、第二半模、分层插片组件和顶板，所述第一半模和所述第二半模对合构成制样模具且通过铰链和锁扣连接；所述分层插片组件间隔叠套后竖直插入所述制样模具隔出环形分层；所述顶板通过螺栓与所述制样模具相连接。
8.上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，所述分层插片组件包括第一分层插片、第二分层插片、第三分层插片、第四分层插片、第五分层插片和第六分层插片。
9.上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，所述第一半模为长方体，内部设有两个半圆柱状承样空腔，底部闭合顶部开敞，一端侧壁上下各设有一个第一对合锁扣，另一端侧壁上下各设有两个第一铰链环，顶面两端各设有一个第一螺纹孔；所述第二半模为长方体，内部设有两个半圆柱状承样空腔，底部闭合顶部开敞，一端侧壁上下各设有一个第二对合锁扣，另一端侧壁上下各设有一个第二铰链环，顶面两端各设有一个第二螺纹孔；所述制样模具的两个圆柱状承样空腔内径等于所需制备的三轴试样直径。
10.上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，所述第一分层插片、第二分层插片、第三分层插片、第四分层插片、第五分层插片和第六分层插片均由与所述制样模具空腔体积等大的圆柱体等间距环状剖切而成，所述第六分层插片为细实心圆柱体，所述第一分层插片、第二分层插片、第三分层插片、第四分层插片和第五分层插片均为两两一对的薄壁半圆筒；所述第一分层插片、第二分层插片、第三分层插片、第四分层插片、第五分层插片和第六分层插片的顶端分别设有第一插片手柄、第二插片手柄、第三插片手柄、第四插片手柄、第五分层插片和第六插片手柄。
11.上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，所述顶板为长方形板，所述顶板沿中线方向设有多个插片手柄定位孔，所述顶板四角设有四个与螺栓适配的通孔。
12.(三)有益效果
13.本实用新型的有益效果是：通过设置第一半模和第二半模，对合构成制样模具，用于装填土样后冷冻制备分层试样片，且易于脱模；通过设置分层插片组件，将分层插片组件插入制样模具隔出环形分层，确保分层精度并降低装填难度；通过设置顶板，封闭制样模具顶部，有效抑制冻胀畸变。
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为本实用新型外观结构示意图；
16.图3为本实用新型第一半模结构示意图；
17.图4为本实用新型第二半模结构示意图；
18.图5为本实用新型多个分层插片结构示意图；
19.图6为本实用新型顶板结构示意图。
20.【附图标记说明】
21.1、第一半模；101、第一铰链环；102、第一对合锁扣；103、第一螺纹孔；2、第二半模；201、第二铰链环；202、第二对合锁扣；203、第二螺纹孔；3、第一分层插片；301、第一插片手柄；4、第二分层插片；401、第二插片手柄；5、第三分层插片；501、第三插片手柄；6、第四分层插片；601、第四插片手柄；7、第五分层插片；701、第五插片手柄；8、第六分层插片；801、第六插片手柄；9、顶板；901、插片手柄定位孔；902、通孔；10、铰链轴；11、螺栓。
具体实施方式
22.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。
23.本实用新型最关键的构思在于：通过设置第一半模和第二半模，对合构成制样模具，用于装填土样后冷冻制备分层试样片，通过设置多个分层插片，插入制样模具隔出环形分层，通过设置顶板，封闭制样模具顶部。
24.请参阅图1至图6，一种土工三轴环状分层试样冷冻制备装置，包括第一半模1、第二半模2、分层插片组件和顶板9，第一半模1和第二半模2对合构成制样模具且通过铰链和锁扣连接；分层插片组件间隔叠套后竖直插入制样模具隔出环形分层；顶板9通过螺栓11与制样模具相连接。
25.具体的，上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，分层插片组件包括第一分层插片3、第二分层插片4、第三分层插片5、第四分层插片6、第五分层插片7和第六分层插片8。
26.具体的，上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，第一半模1为长方体，内部设有两个半圆柱状承样空腔，底部闭合顶部开敞，一端侧壁上下各设有一个第一对合锁扣102，另一端侧壁上下各设有两个第一铰链环101，顶面两端各设有一个第一螺纹孔103；第二半模2为长方体，内部设有两个半圆柱状承样空腔，底部闭合顶部开敞，一端侧壁上下各设有一个第二对合锁扣202，另一端侧壁上下各设有一个第二铰链环201，顶面两端各设有一个第二螺纹孔203；制样模具的两个圆柱状承样空腔内径等于需制备的三轴试样直径。
27.具体的，上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，第一分层插片3、第二分层插片4、第三分层插片5、第四分层插片6、第五分层插片7和第六分层插片8均由与制样模具空腔体积等大的圆柱体等间距环状剖切而成，第六分层插片8为细实心圆柱体，第一分层插片3、第二分层插片4、第三分层插片5、第四分层插片6和第五分层插片7均为两两一对的薄壁半圆筒；第一分层插片3、第二分层插片4、第三分层插片5、第四分层插片6、第五分层插片7和第六分层插片8的顶端分别设有第一插片手柄301、第二插片手柄401、第三插片手柄501、第四插片手柄601、第五插片手柄701和第六插片手柄801。
28.具体的，上述的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置中，顶板9为长方形板，顶板9沿中线方向设有多个插片手柄定位孔901，顶板9四角设有四个与螺栓11适配的通孔902。
29.本实用新型的土工三轴环状分层试样冷冻制备装置的具体实施步骤如下：取一片第一半模1和一片第二半模2对合组成制样模具，用两根铰链轴10连接第一铰链环101和第二铰链环201，用螺钉连接第一对合锁扣102和第二对合锁扣202。
30.取第一分层插片3、第二分层插片4、第三分层插片5、第四分层插片6、第五分层插片7各两片组成五组环形插板，再取一片第六分层插片8，按需分为两组垂直插入制样模具以隔出承样间层，按需向各层空间装填土样。
31.取顶板9置于制样模具顶端，使第一插片手柄301、第二插片手柄401、第三插片手柄501、第四插片手柄601、第五插片手柄701和第六插片手柄801正确穿过各自对应的插片手柄定位孔901，取四枚螺栓11穿过通孔902旋入第一螺纹孔103和第二螺纹孔203并紧固。
32.最后，将制备装置浸水饱和后放入冰柜冷冻，待冻结后脱模取出各层试样冻环，依次套叠得到需的三轴环状分层试样，至此完成制备。
33.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过设置第一半模1和第二半模2，对合构成制样模具，用于装填土样后冷冻制备分层试样片，且易于脱模；通过设置分层插片组件，将分层插片组件插入制样模具隔出环形分层，确保分层精度并降低装填难度；通过设置顶板9，封闭制样模具顶部，有效抑制冻胀畸变。
34.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。