一种重塑土样双向压样装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种重塑土样双向压样装置，属于土工试验设备技术领域。


背景技术：

2.在进行工程勘察过程中，常常遇到取样难度大、扰动过大或原状土不好保存等情况，还有为了获得黏性土灵敏度等试验参数，在土工试验中不得不对扰动土进行重塑来进行试验。重塑土是指将受到外来因素扰动过的土样，在经过压密或压实作用后形成与原状土具有相同密度和含水率的人工制备的试验土样。为了保证试验数据的可比性，重塑土试验试样尽量整体均匀且可重复性好，而这很大程度上依赖于所采用的制样设备及方法。
3.目前，室内常用重塑土制样方法大致分为两类：击实法和压实法。但这两类方法在实施过程中，一方面很难控制各层土的实际击实能量，从而造成制样筒内上下层土样受力不均，上层土样较下层土样压实得更为密实；另一方面需要对各层土的接触面进行刮毛处理，而刮毛的深度和位置不均又将引起层间衔接不均匀，而且还存在分层效应，影响土样均匀性。因此，重塑土样采用一次填土、双向压实成型可解决上述存在的问题。
4.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种重塑土样双向压样装置，提高了重塑土试件整体密度与含水率的均匀性，使每组试样中各个试件的可重复性更高。
6.本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：
7.一种重塑土样双向压样装置，包括：
8.安装架，所述安装架包括相对设置的上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板通过若干根连接杆连接；
9.竖向设置在上固定板和下固定板之间的制样筒，所述制样筒的两端开放设置，所述制样筒通过若干根拉绳悬挂在上固定板上；
10.与制样筒同轴设置的上垫块和下垫块，所述上垫块和下垫块能够分别嵌设在制样筒的上下两端，上垫块和下垫块的外径与制样筒的内径相同；
11.与制样筒同轴设置的杆体，所述杆体竖直穿过上固定板，所述杆体与上固定板螺纹连接，所述杆体的底部与上垫块的顶部连接，所述杆体转动过程中带动上垫块沿竖向移动；
12.推动机构，所述推动机构设置在下固定板的顶部，所述推动机构的输出端顶部与下垫块的底部连接，所述推动机构用于带动下垫块沿竖向移动，所述推动机构的输出端外侧套装有限位挡板；
13.若干根限位挡杆，所述限位挡杆位于制样筒的四周并位于限位挡板的上方，所述限位挡杆的顶部与上固定板连接，所述限位挡杆的下端与限位板顶部的距离为d，所述限位
挡杆的竖向投影位于限位挡板上。
14.可选的，所述限位挡杆的顶部与上固定板可拆卸连接。
15.可选的，所述上固定板的底部设置有若干个套管，各根限位挡杆的顶部与对应的套管螺纹连接。
16.可选的，所述制样筒包括：
17.两个半圆形的筒壳，两个筒壳能够拼合形成空心的圆柱形的制样筒；
18.若干个抱箍，所述抱箍环抱在制样筒的外周，所述抱箍用于将两个筒壳紧固形成圆柱形的制样筒。
19.可选的，所述上固定板下方的杆体上还螺纹套接有限位帽。
20.可选的，所述推动机构采用液压缸、气缸或电动推杆。
21.可选的，所述限位挡杆的长度为制样筒高度的1.3-2.5倍。
22.本技术的有益效果包括但不限于：
23.本实用新型提供的重塑土样双向压样装置，粉土一次填充至制样筒中，制样筒通过拉绳悬挂在上固定板上，制样筒在受到向上的力时会向上移动，下垫块向上移动的过程中，在制样筒筒壁与其内部土之间的摩擦力作用下，下垫块将带动制样筒及其内部的土一起向上移动，更好的解决了上垫块作用在粉土上的压力会因制样筒与其内部土之间摩擦力而逐渐削减导致土样上下两端受力差大的缺陷，使粉土在上垫块和下垫块的共同作用下被压制成圆柱状，提高了重塑土试件整体密度与含水率的均匀性，使每组试样中各个试件的可重复性更高。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
25.图1为本实用新型提供的重塑土样双向压样装置的结构示意图(压制前装入粉土时)；
26.图2为本实用新型提供的重塑土样双向压样装置的结构示意图(准备压制)；
27.图3为本实用新型提供的重塑土样双向压样装置的结构示意图(压制完成状态)；
28.图4为其中一实施方式中制样筒的示意图；
29.图5为图4的俯视图；
30.图中，110、上固定板；120、下固定板；130、连接杆；200、制样筒；210、筒壳；220、抱箍；300、拉绳；410、上垫块；420、下垫块；500、杆体；510、限位帽；600、推动机构；710、限位挡板；720、限位挡杆；721、套管。
具体实施方式
31.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
32.需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
33.如图1中所示，本实用新型提供的重塑土样双向压样装置，包括：
34.安装架，安装架包括相对设置的上固定板110和下固定板120，上固定板110和下固定板120通过若干根连接杆130连接；
35.竖向设置在上固定板110和下固定板120之间的制样筒200，制样筒200的两端开放设置，制样筒200通过若干根拉绳300悬挂在上固定板110上；
36.与制样筒200同轴设置的上垫块410和下垫块420，上垫块410和下垫块420能够分别嵌设在制样筒200的上下两端，上垫块410和下垫块420的外径与制样筒200的内径相同；
37.与制样筒200同轴设置的杆体500，杆体500竖直穿过上固定板110，杆体500与上固定板110螺纹连接，杆体500的底部与上垫块410的顶部连接，杆体500转动过程中带动上垫块410沿竖向移动；
38.推动机构600，推动机构600设置在下固定板120的顶部，推动机构600的输出端顶部与下垫块420的底部连接，推动机构600用于带动下垫块420沿竖向移动，推动机构600的输出端外侧套装有限位挡板710；
39.若干根限位挡杆720，限位挡杆720位于制样筒200的四周并位于限位挡板710的上方，限位挡杆720的顶部与上固定板110连接，限位挡杆720的下端与限位板顶部的距离为d，限位挡杆720的竖向投影位于限位挡板710上。
40.连接杆130分布在上固定板和下固定板的外周，避免干扰试验操作。
41.使用时，(1)转动杆体500使杆体500向上移动，由此带动上垫块410向上移动，使制样筒200的上端口暴露(如图1中所示)。按照所要制备的土样的体积和密度计算出需要的粉土质量，将相应质量的粉土从制样筒200的上端口导入制样筒200；(2)转动杆体500使杆体500下移，由此带动上垫块410向下移动，使上垫块410嵌入制样筒200的上端口(如图2中所示)；(3)启动推动机构600，通过推动机构600带动上垫块410向上移动，在上垫块410向上移动的过程中，上垫块410与下垫块420之间的距离变小，使粉土被逐渐压缩成柱状，当推动机构600输出端外侧的限位挡板710与限位挡杆720接触时，上垫块410不能再继续上移，图3中上垫块410和下垫块420之间的距离等于土样的高度。
42.通常，限位挡杆720的长度为制样筒200高度的1.3-2.5倍，保证制样筒200的移动空间。限位挡杆720设置2-4根，均匀分布在制样筒的四周。
43.在上述步骤(3)中，因制样筒200通过拉绳300悬挂在上固定板110上，所以制样筒200在受到向上的力时会向上移动(拉绳300松弛)。制样筒200筒壁与其内部的土之间有摩擦力，下垫块420向上移动的初始过程中，在制样筒200筒壁与其内部土之间的摩擦力作用下，下垫块420将带动制样筒200及其内部的土一起向上移动，如此避免传统设备中上垫块410作用在粉土上的压力会因制样筒200与其内部土之间摩擦力而向上逐渐削减的缺陷。在下垫块420继续向上移动的过程中，上垫块410将在该相对运动过程中逐渐嵌入制样筒200中，上垫块410和下垫块420之间的距离达到所需制备的土样高度时，土样压制完成。
44.土工试验时，每组试样一般是包含3个或者6个重塑土试件，利用本实用新型提高的双向压样装置提高了重塑土试件整体密度与含水率的均匀性，使每组试样中各个试件的可重复性更高。
45.实际应用时，上垫块410和下垫块420选择相同材质的材料制成相同尺寸。
46.具体的，在拉绳300张紧状态下，上垫块410嵌入制样筒200中，可测量出上垫块410
的位置。上垫块410的位置在嵌入制样筒200之后便不再改变，土样压制结束时，上垫块410和下垫块420之间的距离是确定的，因此下垫块420在土样压制结束时的位置即是固定的，根据压制结束时下垫块420的位置即可确定限位挡板710的位置，进而确定限位挡杆720底端所处的位置，上垫块410向上移动的最大距离等于限位挡板710和限位挡杆720之间的距离d。实际应用时，根据所需压制土样的高度确定好限位挡杆720的长度(即限位挡杆720底端的位置)，下垫块420从图2中位置移动至图3中位置即可将粉土压制成需要的柱状土样。
47.在制备不同高径比的土样时，可改变限位挡杆720的长度。因此在优选的实施方式中，限位挡杆720的顶部与上固定板110可拆卸连接，方便更换限位挡杆720。
48.在其中一具体实施方式中，上固定板110的底部设置有若干个套管721，各根限位挡杆720的顶部与对应的套管721螺纹连接。
49.进一步的，为了方便将压制好的土样从制样筒中取出，如图4及图5中所示，在优选的实施方式中，制样筒200包括：
50.两个半圆形的筒壳210，两个筒壳210能够拼合形成空心的圆柱形的制样筒；
51.若干个抱箍220，抱箍环抱在制样筒的外周，抱箍220用于将两个筒壳紧固形成圆柱形的制样筒。通常设置两个抱箍，两个抱箍分别箍紧在制样筒的上部和下部。
52.土样压制完成后，打开抱箍，两个筒壳210分开，即可将柱状的土样从制样筒200中取出。
53.具体的，抱箍包括能够合围形成圆形的两个半圆形的箍体，两个箍体的相互靠近的其中两个端部相互铰接，铰接轴平行于抱箍的轴线，两个箍体相互靠近的另外两个端部通过螺栓螺母组件紧固连接，螺栓螺母组件的轴线与抱箍的轴线垂直。
54.在优选的实施方式中，上固定板110下方的杆体500上还螺纹套接有限位帽510。在步骤(2)调整好杆体500的位置后，转动限位帽使限位帽510的上端与上固定板110接触，如此可通过限位帽分散杆体500与上固定板110之间的作用力。
55.具体的，推动机构600采用液压缸、气缸或电动推杆。
56.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
57.在本实用新型中，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，还可以是通信；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。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实用新型中的具体含义。
58.上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在实用新型的保护范围内。
59.本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。