一种重塑土分层击样装置及其制样方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制样装置，特别是涉及一种重塑土分层击样装置及其制样方法， 属于土木工程学科的土工试验制样领域。
【背景技术】
[0002] 根据相关土工试验规程（SL237-1999、JTGE40-2007)，目前常用的重塑土制样方法 分为击样法和压样法。
[0003] 击样法是根据制样筒的容积和要求干密度计算所需湿土的质量，并将其倒入制样 筒内，将土样一层或分层击实成样；而压样法是根据压样器的容积和要求干密度计算所需 湿土的质量，将湿土样倒入预先装好环刀的压样器内，通过活塞采用静压力将土样压紧直 到所需密度。
[0004] 由于击样法简单易行且制样周期短，所以击样法在实验室制样中得到了广泛的应 用。然而，在分层击样的过程中，由于制样筒的直径是固定的，为了确保土样的干密度达到 预定值，需要严格控制每层土样的高度。
[0005] 目前，一般通过观察直尺或游标卡尺的刻度来控制土样的高度，即在一定击实次 数后，用直尺量取已击实土样的高度，若高度大于预订高度，则继续击实，并重复前序步骤， 一旦高度小于预订高度，说明此时得到的试样干密度比预定值大，为了确保制样的精确性， 则需要重新制样、费时费力。另外，用直尺或游标卡尺进行土样高度的测量时，测量精度受 人为因素的干扰较大，极易产生误差。因此，如何设计出一种可以快速地进行精确分层定位 的击样装置及制样方法是一个值得关注的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种重塑土分层击样装置 及其制样方法，特别适用于土木工程学科的土工试验制样。
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供结构简单、拆装方便、操作简单、成本较低、实 用性强的重塑土分层击样装置，不仅可精确定位出分层制样高度，而且可快速制备出满足 要求的分层制样及完整制样，同时可根据需要改变分层层数，大幅提高制样效率和精度，极 具有产业上的利用价值。
[0008] 本发明所要解决的又一技术问题是提供操作简便、容易掌握、高效可靠、通用性强 的重塑土分层击样装置的制样方法，不仅步骤有序、制样直接有效、误差较小，而且操作简 单到位、省时省力、降低重复制样所带来的经济损失，特别适用于精确分层定位击样。
[0009] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0010] 一种重塑土分层击样装置，包括底座、盛样模具、击实器、限位器、套筒和承压板； 所述套筒为形状一致、高度不同的不同规格可叠装组合式套筒，所述套筒的内壁高度分别 为不同规格的制样预设高度。
[0011] 其中，所述盛样模具固定在底座上，所述击实器用于对盛样模具中的土样进行击 样、包括压头和传力杆，所述限位器嵌合在盛样模具的敞口顶端面，所述套筒依次叠装在限 位器的顶端面，所述承压板设置在传力杆的顶端面。
[0012] 同时，所述限位器和套筒相匹配连接后套装于传力杆，所述限位器和套筒的内径 尺寸均与传力杆的直径尺寸相匹配；所述承压板的底端面与套筒的顶端面可匹配衔接；当 击实器击样后、承压板的底端面与套筒的顶端面达到衔接时实现分层制样，通过改变叠装 的套筒规格及其数量来实现每一分层时的分层制样高度。
[0013] 本发明进一步设置为：所述底座的顶端面设置有用于盛样模具底端落入的底座凹
[0014] 本发明进一步设置为：所述盛样模具为圆柱体结构的三开模，盛样模具的高度为 制样高度的1. 5~2倍；所述压头为圆形板，所述传力杆为圆柱体，所述套筒为圆环体。
[0015] 本发明进一步设置为：所述限位器包括自下而上依次设置的限位环、限位片和套 筒底座；所述限位环嵌入盛样模具的敞口端，所述限位片盖住盛样模具的敞口顶面、其中心 设置有传力杆穿行的通孔，所述套筒底座沿通孔内壁往垂直于限位片顶面方向延伸、用于 套筒叠装；所述限位片通过限位环与盛样模具相连接，所述套筒底座的顶端面与套筒的底 端面相匹配连接。
[0016] 本发明进一步设置为：所述限位环为外径与盛样模具的内径相匹配的环体。
[0017] 本发明进一步设置为：所述底座、盛样模具、击实器、限位器、套筒和承压板均由不 锈钢材料制成；所述压头和传力杆一体成型，所述限位环、限位片和套筒底座一体成型。
[0018] 本发明进一步设置为：所述套筒的内壁底端边缘设置有内凹环、外壁顶端边缘设 置有缺口槽；所述承压板的顶面为平面、底面中心设置有用于传力杆顶端面落入的承压板 凹口；所述套筒底座的顶端面圆周边缘设置有与套筒的底端相套接的匹配缺口槽，所述承 压板凹口的边缘设置有与套筒的顶端相套接的匹配内凹环。
[0019] 本发明进一步设置为：所述套筒的内壁高度包括五种规格的制样预设高度，分别 为 10mm、15mm、30mm、50mm 和 10Omnin
[0020] 本发明还提供一种重塑土分层击样装置的制样方法，包括以下步骤：
[0021] (1)准备土样，并组装好底座和盛样模具、在盛样模具的内壁和盛样模具底端面落 入的底座内壁均匀地涂上一层凡士林；
[0022] (2)根据试验所需制样高度进行分层，确定每层击实土样的分层制样高度，再根据 试验所需制样的干密度和含水率，计算每层的分层土样的质量并进行称取；
[0023] (3)将称取好的分层土样倒入盛样模具并搅拌平整，把击实器放入盛样模具中； 根据分层土样的分层制样高度确定所需套筒的规格及其数量组合，依次叠装在限位器上， 并整体套接于传力杆，使得限位器嵌合在盛样模具的顶端面；再把承压板盖在击实器的传 力杆顶端面；
[0024] (4)利用击实锤或者静载装置对击实器顶部的承压板进行加载，当承压板的底端 面与套筒的顶端面匹配衔接时，停止击实或加载；然后依次取下承压板、叠装的套筒、限位 器以及击实器，此时一层分层土样击实完毕；若继续添加下一层分层土样时，需要对前一层 击实好土样的上表面进行刨毛；
[0025] (5)刨毛完成后，依次重复步骤（3)和步骤（4)，直到完成所有分层土样的击实，其 中最后一层的分层土样击实完后不需要对其上表面进行刨毛操作；
[0026] (6)拆卸盛样模具，将制好的试样取出，保存待用。
[0027] 所述步骤⑴准备土样是根据试验所需土样的含水率，计算一定土料的加水量并 进行加水，拌合均匀后装入密封袋润湿24小时待用。
[0028] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0029] 1、可以配合实验室常规的盛样模具和底座，快速精确地对试样进行分层定位击 实，极大地提高了制样效率和制样精度。
[0030] 2、利用同一套分层击样装置可以同时制作直剪、三轴等不同要求试样，试样的高 度以及分层的层数均可改变，一套工具、多种用途；而且可重复使用，通过调整盛样模具和 压头等部件直径制得不同直径的试样，大幅降低制样模具的成本支出。
[0031] 3、分层击样装置结构简单、拆装方便、操作简单、成本较低、寿命长久，制样准确、 高效可靠；而其制样方法操作简单、易于掌握、通用性强，省时省力、方便快捷。
[0032] 上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下 面结合附图对本发明作进一步的描述。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明重塑土分层击样装置的结构示意图；
[0034] 图2为本发明重塑土分层击样装置中击实器的结构剖示图；
[0035] 图3为本发明重塑土分层击样装置中限位器的结构剖示图；
[0036] 图4为本发明重塑土分层击样装置中承压板的结构剖示图；
[0037] 图5为本