專利名稱：一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于制造土樣所用模具的設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具。
背景技術(shù)：
土工試驗(yàn)是土力學(xué)研究的基本內(nèi)容之一，對于土力學(xué)的理論和工程應(yīng)用研究中具有無法代替的作用。土工試驗(yàn)中土樣的制備直接影響到土工試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，因此開發(fā)制備合理的、簡便適用的土樣制備方法和配套模具，具有十分重要的意義。目前常用的重塑土樣制備方法有擊樣法、擊實(shí)法及壓樣法。擊樣法是根據(jù)土樣制備容器的體積及所要求的干密度，含水量，按照試驗(yàn)需求計(jì)算出所需的一定濕度的土樣，然后將這些濕土分次倒入容器內(nèi)，用擊實(shí)方法將土擊實(shí)成樣。擊實(shí)法是將一定干密度，含水量的土用擊實(shí)器擊實(shí)到所需密度，然后用推土器退出，再切削成所需形狀的土樣。壓樣法是根據(jù)土樣制備容器的體積及所要求的干密度，含水量，按照試驗(yàn)需求計(jì)算出所需的一定濕度的土樣，然后將準(zhǔn)備好的濕土分次倒入容器，用靜壓力壓實(shí)成樣。通過分析可知，這些重塑土試樣制備均具有不同程度的缺點(diǎn)1.擊樣法擊實(shí)的能量及位置不均衡，直接導(dǎo)致了所成土樣的密度不均勻性，也就導(dǎo)致了試樣的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際值的偏差；2.擊實(shí)法操作中先將土樣擊實(shí)到所需密度，然后切削為試樣所需的形狀，由于擊實(shí)器的形狀限制，導(dǎo)致了土樣形狀的限制，對于特殊形狀，如土梁、圓柱形土樣難以成形；此外該法土樣的密度不均勻性問題仍然存在。3.壓樣法是根據(jù)土樣制備容器的體積及所要求的干密度，用靜壓力壓實(shí)成樣，該法可以有效地解決土樣的密度不均勻性問題，但在制做一些特殊形狀和要求的試樣時(shí)較為困難，也存在著土樣制備成樣難的問題。以上試驗(yàn)土樣成樣方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。目前，土梁制備常采用壓樣法。對于土抗拉試件的制備，土工試驗(yàn)規(guī)程SL237-1999單軸抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)中有關(guān)重塑土樣制備中是采用長細(xì)比為2、截面為正方形的四棱柱體，模具為可拆卸的四瓣模?；趬簶臃ㄖ苽渌睦庵w時(shí)使得密度不均勻的問題得到改善，但取出土樣是是將四瓣模依次拆卸，在拆卸過程中會(huì)使得四棱柱體試件的邊緣受到不同程度的損傷，也就會(huì)間接導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際值的偏差， 該法目前尚無應(yīng)用于土梁試樣的制作與研究。綜上所述，目前土梁試樣制備過程的主要問題可以歸結(jié)為兩個(gè)方面一方面，土樣試件的長細(xì)比過小，無法稱之為土梁，用其作為梁進(jìn)行測試時(shí)無法嚴(yán)格滿足梁的受力條件和特性；另一方面，常規(guī)的土樣試件壓樣制備模具和成樣方法使得土樣試件受到不同程度的損傷，形狀發(fā)生不同程度的改變或損傷，無法適應(yīng)土梁彎曲試驗(yàn)的要求。目前，由于土梁彎曲試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)較為明顯，因此土的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)越來越傾向于通過土梁彎曲試驗(yàn)間接計(jì)算土的抗拉強(qiáng)度。由于土梁的長細(xì)比通常較大，采用常規(guī)的擊樣法、擊實(shí)法制作難以保證土梁密度的均勻性，同時(shí)，常規(guī)的壓樣法不能適應(yīng)長細(xì)比較大的細(xì)長土梁制樣要求。因此，針對目前土梁制備過程中存在的問題，需要研制長細(xì)比較大的、細(xì)長土梁制樣模具，開發(fā)一套合理的、適用的重塑土梁制備模具和成樣方法，對于提高目前的土梁彎曲試驗(yàn)準(zhǔn)確率和成功率均具有較大意義，也直接的服務(wù)于土力學(xué)土體抗拉強(qiáng)度理論研究與實(shí)際試驗(yàn)應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，解決了現(xiàn)有土梁重塑土試樣制備時(shí)出現(xiàn)的土梁密度不均因和長細(xì)比較小的問題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，包括底板和上板，底板上放置有長方形框體結(jié)構(gòu)的外模，在外模的頂部設(shè)置有多個(gè)墊塊組，每個(gè)墊塊組由兩個(gè)分別放置在外模兩個(gè)長邊上的長方體墊塊組成，每個(gè)墊塊組的高度相同，且多個(gè)墊塊組的總高度和外模高度相同；上板的下端固定連接有芯模，芯模為與外模內(nèi)部空間相配合的長方體形狀，且芯模的高度和外模高度相同。墊塊組的數(shù)量為三個(gè)。貫穿多個(gè)墊塊組開有一個(gè)或多個(gè)豎直方向的長孔，每個(gè)長孔內(nèi)均設(shè)置有柱銷。芯模通過螺釘與上板固定連接。還包括脫模壓頭，脫模壓頭為門字形結(jié)構(gòu)且下端部內(nèi)側(cè)對稱開有直槽，脫模壓頭能通過所述兩個(gè)直槽卡在所述外模寬邊棱角上。本實(shí)用新型裝置適用于細(xì)長重塑土梁試樣的制備，其有益效果是1、制備土梁步驟簡單，能方便地制出細(xì)長重塑土梁試樣；2、在外模的頂部設(shè)置有多個(gè)高度相同的墊塊組， 這樣在制樣過程中，分多次加入等量的碎土樣后再分次加壓，保證了間接測定土的抗拉強(qiáng)度的土梁彎曲試驗(yàn)中對土梁試樣的密度均勻性和擾動(dòng)少的要求；3、通過外模形成土梁試樣，再在外模上施加靜壓力使得土梁試樣從外模中順利退出，因此能制備長細(xì)比較大的重塑土梁試樣，且制樣成功率高，保證了間接測定土的抗拉強(qiáng)度的土梁彎曲試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

圖1是本實(shí)用新型一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是使用本實(shí)用新型取樣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是使用本實(shí)用新型取樣后的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1.上板，2.芯模，3.螺釘，4.第三墊塊，5.第二墊塊，6.第一墊塊，7.柱銷， 8.外模，9.底板，10.脫模壓頭，11. 土梁試樣，12.液壓千斤頂。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，包括底板9和上板 1，底板9和上板1均為長方形板體，底板9上放置有用于形成所需制備試樣11形狀的外模 8，外模8為長方形框體結(jié)構(gòu)。外模8的高度即為所制備土梁試樣11的高度。在外模8的頂部設(shè)置有三個(gè)墊塊組，每個(gè)墊塊組由兩個(gè)長方體墊塊組成，且該兩個(gè)墊塊分別放置在外模8的兩個(gè)長邊上，三個(gè)墊塊組的總高度和外模8高度相同，即三個(gè)墊塊組的總高度等于所需制備土梁試樣11的高度，為了保證制備土梁的密度均勻，要求三個(gè)墊塊組的墊塊的高度相同，即每個(gè)墊塊的高度為所需制備土梁高度的三分之一。三個(gè)墊塊組為第一墊塊組、第二墊塊組和第三墊塊組。第一墊塊組包括兩個(gè)第一墊塊6，第二墊塊組包括兩個(gè)第二墊塊5， 第三墊塊組包括兩個(gè)第三墊塊4。上板1的下端通過螺釘3固定連接有芯模2，芯模2為與外模8內(nèi)部空間相配合的長方體形狀，這樣，在制備土梁過程中，芯模2能伸入外模8中壓實(shí)土樣。芯模2的高度和外模8高度相同。貫穿三個(gè)墊塊組上開有多個(gè)豎直方向的長孔，在每個(gè)長孔內(nèi)均設(shè)置有柱銷7。柱銷 7用來固定上下墊塊之間的相對位置以免墊塊在制備過程中相互錯(cuò)動(dòng)，影響制樣成功率。還包括脫模壓頭10，脫模壓頭10為門字形結(jié)構(gòu)且下端部內(nèi)側(cè)對稱開有直槽，兩個(gè)直槽之間的寬度能保證，脫模壓頭10能通過兩個(gè)直槽卡在外模8寬邊棱角上。使用本實(shí)用新型制備細(xì)長土梁重塑土試樣的過程為將底板9置于水平地面或平臺上，然后將外模8放置在底板9上，將制備土梁所需過篩碎土樣等分成三份，取三分之一的過篩碎土樣倒入外模8中，將兩個(gè)第一墊塊6別放置在外模8的兩個(gè)長邊上，將安裝有芯模2的上板1水平放置在兩個(gè)第一墊塊6的表面，并使芯模2伸入在外模8內(nèi)，使用液壓千斤頂12在上板1向下加靜壓力，將土樣壓實(shí)；取另外三分之一的過篩碎土樣倒入外模8中， 再將兩個(gè)第二墊塊5放置在兩個(gè)第一墊塊6的表面，將上板1水平放置在兩個(gè)第二墊塊5的表面，并使芯模2伸入在外模8內(nèi)，用液壓千斤頂12在上板1向下加靜壓力，將土樣壓實(shí)； 取最后三分之一的過篩碎土樣倒入外模8中，再將兩個(gè)第三墊塊4放置在兩個(gè)第二墊塊5 的表面，將上板1水平放置在兩個(gè)第三墊塊4的表面，并使芯模2伸入在外模8內(nèi)，用液壓千斤頂12在上板1向下加靜壓力，將土樣壓實(shí)，外模8內(nèi)的土梁試樣11為制得試樣。如圖2所示，細(xì)長土梁重塑土制樣的取樣，將壓樣完成的模具倒置，取走底板9，再依次取走第一墊塊6、第二墊塊5和第三墊塊4，各墊塊的取走為取樣預(yù)留施力空間，將脫模壓頭10通過兩個(gè)直槽卡在外模8寬邊棱角上，使用液壓千斤頂12在脫模壓頭10向下加靜壓力，緩慢將外模8壓下。如圖3所示，外模8被壓下并位于芯模2的外側(cè)，土梁試樣11位于芯模2的上部，制樣過程完畢。本實(shí)用新型通過分次稱取等量的一定濕度和干密度的土樣并用靜壓力分次壓實(shí)， 以保證土梁試樣密度的均勻性；成樣取樣則通過靜壓力使得土梁試樣從外模中順利退出， 以保證土梁試樣的完整；本設(shè)計(jì)實(shí)用新型有效的保證了細(xì)長土梁的成樣成功率，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)，為土工室內(nèi)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)提供了密度均勻、形狀完整無損的細(xì)長重塑土梁試樣。
權(quán)利要求1.一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，其特征在于，包括底板(9)和上板(1)，所述底板(9)上放置有長方形框體結(jié)構(gòu)的外模(8)，在所述外模(8)的頂部設(shè)置有多個(gè)墊塊組， 所述每個(gè)墊塊組由兩個(gè)分別放置在所述外模(8)兩個(gè)長邊上的長方體墊塊組成，所述每個(gè)墊塊組的高度相同，且所述多個(gè)墊塊組的總高度和外模(8)高度相同；所述上板(1)的下端固定連接有芯模O)，所述芯模(2)為與所述外模(8)內(nèi)部空間相配合的長方體形狀，且所述芯模O)的高度和外模(8)高度相同。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，其特征在于，所述墊塊組的數(shù)量為三個(gè)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，其特征在于，貫穿所述多個(gè)墊塊組開有一個(gè)或多個(gè)豎直方向的長孔，所述每個(gè)長孔內(nèi)均設(shè)置有柱銷(7)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，其特征在于，所述芯模(2)通過螺釘(3)與上板(1)固定連接。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，其特征在于，還包括脫模壓頭(10)，所述脫模壓頭(10)為門字形結(jié)構(gòu)且下端部內(nèi)側(cè)對稱開有直槽，所述脫模壓頭(10)能通過所述兩個(gè)直槽卡在所述外模(8)寬邊棱角上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種細(xì)長土梁重塑土試樣的成型模具，包括底板和上板，底板上放置有長方形框體結(jié)構(gòu)的外模，在外模的頂部設(shè)置有多個(gè)墊塊組，每個(gè)墊塊組由兩個(gè)分別放置在外模兩個(gè)長邊上的長方體墊塊組成，每個(gè)墊塊組的高度相同；上板的下端固定連接有芯模，芯模為與外模內(nèi)部空間相配合的長方體形狀，且芯模的高度和外模高度相同。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有土梁重塑土試樣制備時(shí)出現(xiàn)的土梁密度不均因和長細(xì)比較小的問題。
文檔編號B28B7/26GK202071186SQ20112009931
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者吳利言, 李榮建, 鄭文 申請人:西安理工大學(xué)