快速卸料土工试验装置及其使用方法

1.本技术涉及岩土工程试验技术领域，特别是涉及一种快速卸料土工试验装置及其使用方法。


背景技术：

2.目前市场上的岩土工程三轴试验装置平台，一般都为固定式的试验台座，在进行粗粒土大型三轴试样拆样时，需要使用铲子从顶部开始逐层向下拆除试样，而对于剪切应变较大或者碎石咬合过紧的试样，会出现拆样困难的问题，同时三轴试样外层由橡皮膜包裹，这种组件的不足之处在于：1、拆除时需要从顶部向下拆除，并且难以将试验台座清理到位；2、再次装样时需要搬运物料箱，整体拆卸方式繁锁；3、使用传统的铲子进行拆除时容易损坏橡皮膜等试验材料，影响试验效率。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种填料可快速通过重力作用滑落到物料箱，以节省拆样时间与精力的快速卸料土工试验装置及其使用方法。
4.第一方面，本技术提供一种快速卸料土工试验装置，所述装置包括：
5.支架，所述支架开设有掉落孔；
6.滑轨，所述滑轨设置于所述支架上；
7.物料箱，所述物料箱位于所述滑轨下，且沿所述滑轨滑动；
8.试验台座，所述试验台座底部的挡板可拆卸，且所述试验台座在卸料时，通过所述滑轨滑动至所述支架的所述掉落孔的上方，以在所述试验台座底部的所述挡板拆卸后，所述试验台座上的填料通过所述掉落孔落入所述物料箱中；
9.千斤顶，所述千斤顶设置于所述滑轨与所述支架之间，所述千斤顶用于在移动试验台座之前，将所述滑轨从所述支架上抬起，以使得所述试验台座抬升；或在装样、加载与卸料时将所述滑轨下压，以使得所述试验台座下压至所述支架上。
10.在其中一个实施例中，所述试验台座上设置有两个限位槽，两个所述限位槽平行设置以形成松脱开口以及夹紧槽位，所述挡板通过旋拧的方式设置于所述限位槽内外，以使得所述挡板夹紧于所述试验台座的底部，或所述挡板从所述试验台座的底部拆下。
11.在其中一个实施例中，所述松脱开口处具有旋进弧度，所述夹紧槽位处具有夹紧弧度，所述松脱开口的径向距离大于所述夹紧槽位的径向距离，其中所述松脱开口的径向与所述限位槽平行，所述夹紧槽位的径向与所述限位槽垂直。
12.在其中一个实施例中，所述试验台座还包括中心部，所述挡板包括两个旋翼以及卡扣，所述旋翼用于在所述卡扣的带动下旋转；所述中心部的底面设置有扇形凸起，所述挡板内包括与所述扇形凸起对应的扇形凹槽，在所述中心部安装在所述挡板时，所述扇形凸起在所述扇形凹槽中90
°
范围内转动。
13.在其中一个实施例中，所述掉落孔的直径大于所述挡板的直径。
14.在其中一个实施例中，所述滑轨为u型滑轨，且在除所述滑轨的前端弧形滑轨下半部分外，内侧设置有滑槽，所述滑槽用于所述试验台座的滑动；且在卸料时，通过将所述试验台座和所述物料箱滑动至所述u型滑轨的两条平行滑轨，且与所述掉落孔对应位置处实现第一次卸料，在所述第一次卸料完成后，将所述试验台座和所述物料箱滑动至所述u型滑轨的前端弧形滑轨，以实现第二次卸料。
15.在其中一个实施例中，所述u型滑轨的尾部设置有带限位孔杆，所述支架的尾部设置有螺纹孔；所述装置还包括螺纹限制杆，所述螺纹限制杆通过所述带限位孔杆以及所述螺纹孔将所述u型滑轨固定于所述支架上。
16.在其中一个实施例中，所述物料箱包括滑轮、底轮以及抽屉式滑轨，所述底轮用于滑动所述物料箱，所述滑轮以及所述抽屉式滑轨用于控制所述物料箱沿所述滑轨滑动至支架前方外侧。
17.第二方面，本技术还提供一种快速卸料土工试验装置的使用方法，所述使用方法包括：
18.试验加载结束后对千斤顶进行充气，以使得滑轨从支架上抬起；
19.将滑轨滑动至所述支架的掉落孔上方，对所述千斤顶进行放气，以使得试验台座压到所述支架上，并在所述试验台座的底部拆卸后，执行第一次卸料以使得所述试验台座上的填料通过所述掉落孔落入物料箱中；
20.对所述千斤顶进行充气，以使得所述试验台座从支架上抬起；
21.所述试验台座滑动至u型滑轨的弧形滑轨与所述物料箱滑动至支架外侧预定位置，执行第二次卸料。
22.在其中一个实施例中，所述执行第二次卸料之后，包括：
23.将所述试验台座推送至装样位置，并对所述千斤顶进行放气，以使得所述试验台座压到所述支架上；
24.通过所述物料箱中的填料进行装样，对千斤顶进行充气，以使得所述试验台座从支架上抬起，并滑动至试验位置，对所述千斤顶进行放气，以使得所述试验台座压到所述支架上；
25.在试验位置对试样进行加载，试验结束后继续执行对千斤顶进行充气，以使得滑轨从支架上抬起进行下一组试样卸料。
26.上述快速卸料土工试验装置及其使用方法，试验台座底部的挡板可拆卸，从而试验台座在卸料时，通过所述滑轨滑动至所述支架的所述掉落孔的上方，以在所述试验台座底部的所述挡板拆卸后，所述试验台座上的填料通过所述掉落孔落入所述物料箱中，这样卸料可快速通过重力作用将填料滑落到物料箱，节省拆样时间，提高拆样效率。
附图说明
27.图1为一个实施例中的快速卸料土工试验装置的示意图；
28.图2为一个实施例中的试验台座的示意图；
29.图3为一个实施例中试验台座中心部与挡板的示意图；
30.图4为一个实施例中的试验台座与挡板的安装示意图；
31.图5为一个实施例中的u型滑轨与轨道界面的示意图；
32.图6为一个实施例中的支架掉落孔的示意图；
33.图7为一个实施例中的螺纹限制杆与滑轨尾部带限位孔杆的示意图；
34.图8为一个实施例中的物料箱的示意图；
35.图9为一个实施例中第一次卸料时的示意图；
36.图10为一个实施例中第二次卸料时的示意图；
37.图11为一个实施例中的装样步骤的示意图；
38.图12为一个实施例中的试验步骤的示意图；
39.其中，
40.1、试验台座中心部；11、中心部顶端；12、中心部挡板；13、固定螺栓；14、扇形凹槽；15、旋翼；2、试验台座外部圆；21、第一滑轮；22、限位槽；3、气动式千斤顶；4、u型滑轨；41、有槽轨；42、无槽轨；43、带限位孔杆；5、螺纹限制杆；51、杆帽；52、螺纹；6、支架；61、掉落孔；62、螺纹孔；7、物料箱；71、抽屉式滑轨；72、箱体；73、第二滑轮。
具体实施方式
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
47.在其中一个实施例中，参见图1所示，图1为一个实施例中的快速卸料土工试验装置的示意图，该快速卸料土工试验装置包括支架6、滑轨4、物料箱7、千斤顶3以及试验台座中心部1、试验台座外部圆2。
48.其中，支架6开设有掉落孔61，可选地，该掉落孔61开设在支架6的顶部面板的中间，从而实现支架6的贯通，这样放置在支架6上的试验台座上的填料可以从该掉落孔61掉落至支架6下的物料箱7中。其中，为了方便理解，将整个装置划分为三个区域，卸料区、试验区以及装样区，其中卸料区位于中间，也即与掉落孔61对应，试验区和装载区位于卸料区的两侧，其中可选地，装样区靠近u型滑轨3前端的弧形滑轨，试验区远离u型滑轨3前端的弧形滑轨。
49.其中滑轨4设置在支架6上，也即滑轨4设置在支架6顶部面板上。可选地，滑轨4为u型滑轨4，u型滑轨4包括两条平行滑轨以及弧形前端，其中两条u型滑轨之间的距离略小于支架6的宽度，以使得两条平行滑轨可以固定于支架6的顶部面板上，且每条u型滑轨由有槽轨41、无槽轨42以及带限位孔杆43组成，u型滑轨的两臂与支架6的长度相对应，且前端的弧形滑轨位于支架6的外侧，另一侧则通过螺纹限制杆5将带限位孔杆43固定在支架6上。
50.物料箱7位于滑轨4下，且沿滑轨4滑动。也就是说滑轨4上部是试验台座，下部是物料箱7，两者都可以在滑轨4上有槽轨内任意滑动，以调整物料箱7和试验台座位置。
51.千斤顶3设置于滑轨4与支架6之间，其中千斤顶3固定于支架6的特定位置，优选地，该千斤顶4的数量包括四个，四个千斤顶间隔设置在支架四角，千斤顶3的另一侧则用于支撑滑轨4，在其中一个实施例中，该千斤顶3为气动千斤顶3，在其他的实施例中，该千斤顶3还可以选择其他的类型，在此不做具体限定。其中，千斤顶3用于在移动试验台座之前，将滑轨4从支架6上抬起，以使得试验台座抬升；或在卸料时将滑轨4下压，以使得试验台座下压至支架6上。
52.其中试验台座中心部1的挡板12可拆卸，且试验台座在卸料时，通过滑轨4滑动至支架6的掉落孔61的上方，也即试验台座位于卸料区时，以在试验台座通过旋转中心部挡板12使旋翼15旋转出试验台座外部圆2的限位槽22，将试验台座中心部1拆卸下后，试验台座外部圆2上的填料通过掉落孔61落入物料箱7中。其中试验台座外部圆2的侧面包括第一滑轮21，第一滑轮21卡在滑轨4有槽轨41内，以使得试验台座2在滑轨4上滑动。
53.上述实施例中，试验台座中心部1的底部中心部挡板12可拆卸，从而试验台座在卸料时，通过所述滑轨4滑动至所述支架6的所述掉落孔61的上方，以在所述试验台座中心部1的底部所述中心部挡板12拆卸后，所述试验台座上的填料通过所述掉落孔61落入所述物料箱7中，这样卸料可快速通过重力作用滑落到物料箱7，以节省拆样的时间与精力，且使用中部带有孔洞的支架6可实现快速卸料。
54.在其中一个实施例中，试验台座外部圆2上设置有两个限位槽22，两个限位槽22平行设置以形成松脱开口以及夹紧槽位，中心部挡板12通过旋拧的方式设置于限位槽22处，以使得中心部挡板12从试验台座外部圆2的底部拆下，或中心部挡板12夹紧于试验台座外部圆2的底部。
55.其中，参见图2至图4所示，图2为一个实施例中的试验台座1、2的示意图，图3为一个实施例中中心部挡板12拆卸与安装的示意图。
56.在该实施例中，试验台座上安装有可拆卸中心部挡板12，该中心部挡板12安装在试验台座外部圆2的底部，其中该中心部挡板12可通过旋转的方式使得中心部挡板12的两翼置于两个限位槽22之间，从而使得中心部挡板12连接的试验台座中心部1与试验台座外部圆2分离，这样旋转拆卸中心部挡板12的方式故障率低。结合图3，其中该试验台座中心部2包括两个旋翼15以及便于扳手拧动的固定螺栓13，旋翼15用于在固定螺栓13的带动下旋转。结合图4，试验台座外部圆2上设置有两个限位槽22，具体地，限位槽22位于试验台座外部圆2的底部，两个限位槽22平行设置以形成松脱开口以及夹紧槽位，其中结合图4，松脱开口处具有旋进弧度，夹紧槽位处具有夹紧弧度，松脱开口的径向距离大于夹紧槽位的径向距离，其中松脱开口的径向与限位槽22平行，夹紧槽位的径向与限位槽22垂直。试验台座外部圆2及其试验台座中心部1可随意拆卸，在试验过程中可以保证牢固。
57.在其中一个实施例中，继续结合图3和图4所示，所述试验台座还包括中心部，所述中心部的底面设置有扇形凸起，所述卡扣包括与所述扇形凸起对应的扇形凹槽，在所述中心部安装在所述挡板时，所述中心部顶端11扇形凸起可在中心部挡板12具有的更大角度的扇形凹槽范围内转动。
58.具体地，在本实施例中，该试验台座包括两部分，一部分是试验台座本体，可以看作图3中的外部圆2，一部分是中心部，在试验进行时，用于承托填料以进行试验，由中心部顶端12与中心部挡板13组成，并适应固定螺栓13固定中心部挡板13用于将中心部固定在试验台座本体上。
59.具体地，试验台座本体在千斤顶下降后会压在试验台上进行试验，其中试验台座本体上设置有第一滑轮21，用于在滑轨上滑动，此外，试验台座上还间隔设置有限位槽22，其中该限位槽22可为半圆，也可为杆状，只要中部有镂空能掺入旋翼即可。
60.中心部的顶端在试验进行时，用于承托填料以进行试验，其下部设置有双扇形凸起，两个双扇形凸起的中心设置有螺丝孔，用于与挡板连接转动。
61.中心部挡板12用于在进行试验时，将其旋转至插入间隔设置的限位槽22之中；试验结束后卸料时，将其旋转出间隔设置的限位槽22之外，即可将整个中心部取下。
62.其中该中心部挡板12的中心设置有螺丝孔，内六角螺栓与六角螺母，螺栓用于将试验台座中心部与挡板结合成整体，螺母作为中心部与扳手接触的媒介，便于转动中心部从而取下。中心部顶部11设置有扇形突起，而中心部挡板12设置有两个更大角度的双扇形凹槽，使在一定范围内拧动螺栓仅试验台座中心部挡板12转动，这个范围为90
°
，这是因为在试验完成后填料与试验台座中心部顶端结合紧密，若设置成整个中心部同时转转动，会出现阻力较大的现象。
63.在其中一个实施例中，掉落孔61的直径大于中心部挡板12的直径，优选地，略大于，同时，支架6的尾部设置有螺丝孔，该螺丝孔用于安装螺纹限制杆5。
64.在其中一个实施例中，滑轨4为u型滑轨4，且在滑轨4的上面上开设置有滑槽，位于滑槽用于试验台座的滑动；且在卸料时，通过将试验台座和物料箱7滑动至u型滑轨4的两条平行滑轨，且与掉落孔61对应的位置处实现第一次卸料，在第一次卸料完成后，将试验台座和物料箱7滑动至u型滑轨4的前端弧形滑轨，以实现第二次卸料。
65.在其中一个实施例中，u型滑轨4的尾部设置有带限位孔杆43，支架6的尾部设置有螺纹52孔；装置还包括螺纹限制杆5，螺纹限制杆5包括杆帽51以及螺纹52，其中螺纹限制杆5通过带限位孔杆43以及螺纹52孔将u型滑轨4固定于支架6上。
66.在其中一个实施例中，u型滑轨4的两条平行滑轨上设置千斤顶3凹槽，千斤顶3凹槽用于固定千斤顶3的位置。可选地，u型滑轨4与试验平台之间有四个气动式千斤顶3，来控制u型滑轨4的升降。
67.具体地，结合图5至图7所示，其中图5为一个实施例中的u型滑轨4与u型滑轨4的有槽轨41界面的示意图，图6为掉落孔61在支架6上的位置示意图，图7为一个实施例中的螺纹限位杆5以及u型滑轨4的带限位杆，使得u型滑轨仅能在千斤顶3的控制下上下升降一定距离。
68.具体地，u型滑轨4包括两条平行滑轨以及前端弧形滑轨，其中采用u型滑轨4稳定性好，不易发生形变，同时试验台座外部圆2翻转至u型滑轨4前端进行清理。u型滑轨4安装在基座的上下两边部分，上侧有中部可拆卸试验台座、下部设置物料箱7，两者可在其上的有槽轨41上任意滑动。
69.可选地，u型滑轨4与试验平台之间有四个气动式千斤顶3，来控制u型滑轨4的升降，使用四个千斤顶3与带u型滑轨4上的凹印相嵌合，抬升效果稳定。此外，螺纹限制杆5将u型滑轨4固定于支架6上，螺纹限制杆5的加入提高了u型滑轨4的整体稳定性。
70.在该实施例中，支架6上固定有四个千斤顶3，u型滑轨4呈槽型，能使试验台座以及物料箱7的抽屉式滑轨72在其上任意滑动，中部留有对应位置的凹印用于安装千斤顶3，尾部为中间预留条状空隙的带限位孔杆43。气动式升降试验台座，由四个千斤顶3组成，千斤顶3顶部可插入预留凹槽；所述螺纹限制杆5，呈蘑菇形，一端带有螺纹52，可通过旋转取下；中部镂空支架6，用于承载装置各组成部分和试样的自重以及试验进行时的荷载，中部预留适当尺寸的掉落孔61。
71.在其中一个实施例中，物料箱7包括抽屉式滑轨71、箱体72以及第二滑轮73，第二滑轮73用于滑动物料箱7，抽屉式滑轨71用于控制物料箱7沿抽屉式滑轨71滑动，并能一定范围内滑出u型轨4下部的有槽轨41。
72.具体地，结合图8所示，带第二滑轮73物料箱7，在箱体底部带有轮以及顶端两侧带有第二滑轮73与伸长滑轨4方便滑动，使用带第二滑轮73物料箱7方便将填料从支架6底部拉出，快速进行下次填装。
73.在其中一个实施例中，提供一种快速卸料土工试验装置的使用方法，具体地，结合图9至图12所示，该使用方法包括：
74.s1：对千斤顶3进行充气，以使得滑轨4从支架6上抬起。
75.具体地，在本实施例中，通过对气动千斤顶3进行充气使u型滑轨4抬起。
76.s2：将滑轨4滑动至支架6的掉落孔61的上方，对千斤顶3进行放气，以使得试验台座压到支架6上，并在试验台座1、2的底部拆卸后，执行第一次卸料以使得试验台座上的填料通过掉落孔61落入物料箱7中。
77.具体地，结合图9所示，图9为一个实施例中第一次卸料时的示意图，在该实施例中拆卸试验台座中心部1，执行第一次卸料，以使得大部分物料掉落。具体地，将试验台座与带第二滑轮73物料箱7滑动至支架6中部空洞位置，也即对准掉落孔61的方向，并使千斤顶3放
气使试验台座下压到支架6台面上，使用扳手等助力工具转动试验台座中心部挡板12至活动位置，这样既可取下试验台座中心部1，试样中填料能依靠重力下落至物料箱7中，同时可轻拍或晃动试样以加速填料的掉落。
78.s3：对千斤顶3进行充气，以使得试验台座从支架6上抬起。
79.s4：试验台座2和物料箱7滑动至滑轨4的预定位置，执行第二次卸料。
80.具体地，结合图10所示，图10为一个实施例中第二次卸料时的示意图，其中在第一次卸料后，大部分填料已落至物料箱7中，但仍有残余填料，为此，将试验台座滑动至u型滑轨4轨顶，并抽出物料箱7至支架6外进行细致清理。
81.具体地，当大部分填料已经从试验台座中掉落到带第二滑轮73的物料箱7中后，再次对气动千斤顶3进行充气使u型滑轨4抬起，将试验台座滑动至u型滑轨4轨顶，也即u型滑轨4的前端弧形滑轨，并抽出物料箱7至支架6外；拆卸橡皮膜，并将试验台座上残余的填料清理到物料箱7中，以完成对填料的清理。
82.可选地，执行第二次卸料之后，包括：
83.s5：将试验台座推送至装样位置，并对千斤顶3进行放气，以使得试验台座压到支架6上。
84.具体地，结合图11所示，图11为一个实施例中的装样步骤的示意图，在该实施例中，将试验台座上滑至装样区进行下一组装样。
85.s6：通过物料箱7中的填料进行装样，对千斤顶3进行充气，以使得试验台座从支架6上抬起，并滑动至试验位置，对千斤顶3进行放气，以使得试验台座压到支架6上。
86.s7：在试验位置进行试验，并对千斤顶3进行充气，以使得试验台座从支架6上抬起。
87.具体地，结合图12所示，图12为一个实施例中的试验步骤的示意图，在该实施例中，将试验台座滑至加载区进行下一组试验。
88.具体地，在清理完试验台座外部圆2后，可以将试验台座上推至装样位置，并使千斤顶3放气使试验台座下压到支架6台面上。使用已滑至支架6外侧的带第二滑轮73物料箱7中的填料进行装样并压实，后对气动千斤顶3进行充气使u型滑轨4抬起，并滑动至试验位置放下千斤顶3进行试验；这样重复上述步骤，设置不同的围压压力、荷载形式、填料种类等参数，完成不同条件下的粗粒土三轴试验。
89.上述实施例中，将可变形试验台座中心部1固定于滑轨4之上，利用试验台座2的留空位置快速卸料。进行试验时可将中心部挡板12锁死，进行制样并进行试验加载等，试验结束后可拆卸中心部挡板12，使底板中空，试验完成后的填料可快速通过重力作用滑落到下方的物料箱7中，本试验装置可以节省拆样的时间与精力。
90.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
91.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。