專利名稱：空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及室內(nèi)土動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備，尤其涉及一種空心圓柱扭剪儀重 塑樣擊實(shí)器。
技術(shù)背景分層擊實(shí)法是室內(nèi)土工試驗(yàn)中制備重塑樣的常用方法，浙江大學(xué)與英國(guó)GDS公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了 5Hz動(dòng)態(tài)空心圓柱扭剪儀，但廠家只配置一根直徑為5mm 的長(zhǎng)塑料振搗棒作為重塑樣的擊實(shí)工具，用此塑料棒作為擊實(shí)工具，在制樣時(shí) 存在以下問(wèn)題1)各層層厚難以控制；2)各層的均勻度和各層層面的平整度 難以控制；3)無(wú)法制備相對(duì)密度大的試樣等問(wèn)題。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器。可以解決以 上問(wèn)題，完成空心圓柱扭剪儀重塑樣的制樣?？招膱A柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器包括模具和擊實(shí)器兩部份，模具包括試樣底 座、試樣外模具、試樣內(nèi)模具、外延長(zhǎng)筒、內(nèi)延長(zhǎng)筒，在試樣底座上設(shè)有試樣 外模具、試樣內(nèi)模具，樣外模具上端設(shè)有外延長(zhǎng)筒，試樣內(nèi)模具上端設(shè)有內(nèi)延 長(zhǎng)筒，擊實(shí)器包括整平環(huán)、下傳力筒、上傳力筒、擊實(shí)筒蓋板、擊實(shí)錘、導(dǎo)桿、 限位器，下傳力筒下端設(shè)有整平環(huán)，擊實(shí)筒蓋板下方設(shè)有上傳力筒，擊實(shí)筒蓋 板頂部設(shè)有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿上設(shè)有擊實(shí)錘，導(dǎo)桿上端設(shè)有限位器。試樣底座設(shè)有試 樣外模具、試樣內(nèi)模具的圓形固定槽。本實(shí)用新型所依附的主體儀器(空心圓柱扭剪儀)是一種尖端的土工試驗(yàn) 儀器，在國(guó)內(nèi)外均屬同類儀器中的先進(jìn)產(chǎn)品。然而由空心圓柱扭剪儀所提供的 制作重塑樣的儀器，在擊實(shí)、搗平等方面有所欠缺，以至難以制取各向均勻的 重塑樣，使得試驗(yàn)結(jié)果的可靠性與精確性受到質(zhì)疑。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本擊實(shí)器 經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的力學(xué)分析，針對(duì)試驗(yàn)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了最合理的方案整平環(huán)的設(shè)計(jì)、 動(dòng)力部分的設(shè)計(jì)，以及制樣模具內(nèi)外延長(zhǎng)筒的設(shè)計(jì)。各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)合理而有效 地利用了力學(xué)準(zhǔn)則及材料特性，從而達(dá)到了良好的試驗(yàn)效果。在此后的試驗(yàn)研 究中，該擊實(shí)器不僅在使用上簡(jiǎn)捷，便于操作，節(jié)約了試驗(yàn)時(shí)間；更在制取均勻、達(dá)標(biāo)的重塑樣上達(dá)到了良好的效果。從而，為空心圓柱扭剪儀的重塑樣試驗(yàn)提供了極大的幫助。


附圖是空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器及制樣模具；圖中試樣底座l、試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3、 土樣4、整平環(huán)5、下 傳力筒6、上傳力筒7、外延長(zhǎng)筒8、內(nèi)延長(zhǎng)筒9、擊實(shí)筒蓋板IO、擊實(shí)錘ll、 導(dǎo)桿、限位器13。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器包括模具和擊實(shí)器兩部份，模 具包括試樣底座l、試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3、外延長(zhǎng)筒8、內(nèi)延長(zhǎng)筒9， 在試樣底座1上設(shè)有試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3，樣外模具2上端設(shè)有外延長(zhǎng) 筒8，試樣內(nèi)模具3上端設(shè)有內(nèi)延長(zhǎng)筒9，擊實(shí)器包括整平環(huán)5、下傳力筒6、 上傳力筒7、擊實(shí)筒蓋板IO、擊實(shí)錘ll、導(dǎo)桿12，限位器13，下傳力筒6下 端設(shè)有整平環(huán)5，擊實(shí)筒蓋板10下方設(shè)有上傳力筒7，擊實(shí)筒蓋板10頂部設(shè)有 導(dǎo)桿12，導(dǎo)桿12上設(shè)有擊實(shí)錘11，導(dǎo)桿12上端設(shè)有限位器13。所述的試樣 底座1設(shè)有試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3的圓形固定槽。本實(shí)用新型擊實(shí)器分大、小兩個(gè)尺寸，分別與空心圓柱大試樣(大樣尺寸 內(nèi)徑X外徑X高/160X200X400mm)和小試樣(小樣尺寸內(nèi)徑X外徑X高/60 X100X200mm)相對(duì)應(yīng)，這里介紹了大試樣擊實(shí)器的設(shè)計(jì)原理(小樣原理與大 樣相同)。整平環(huán)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)三軸試樣的直徑為39.1mm，整平環(huán)的直徑為38mm，制樣時(shí)橡皮膜與 擊實(shí)器之間留出約0.5mm的間隙可使擊實(shí)器靈活出入，減少與橡皮膜之間的摩 擦，避免橡皮膜受擊實(shí)器拉扯變形造成試樣局部缺陷。對(duì)于空心圓柱樣擊實(shí)器， 因其試樣的橫截面為圓環(huán)形，整平環(huán)的形狀也必然要設(shè)計(jì)成為圓環(huán)形，整平環(huán)申入圓柱空腔后環(huán)與內(nèi)外橡皮膜之間仍各留有l(wèi)mm的間隙便于操作。 動(dòng)力部分的設(shè)計(jì)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)三軸實(shí)驗(yàn)的擊實(shí)器，擊實(shí)錘沿導(dǎo)桿下落，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能， 再將能量傳遞給整平環(huán)至土樣，以達(dá)到整平擊實(shí)的效果，通過(guò)導(dǎo)桿頂端的限位 器來(lái)控制重錘下落的高度從而控制每一擊的擊實(shí)功。擊實(shí)錘的材料為不銹鋼(密 度為7.9g/cm2)，質(zhì)量為311.2g，最大落距300mm，單位面積上的最大擊實(shí)功為PF。ve-w-g./Z/TTi ^; =806.8 //附2 (1)本實(shí)用新型導(dǎo)桿直徑選為8mm，最大落距選為300mm，按最大落距單位 面積上的擊實(shí)功相同計(jì)算得到空心圓柱樣擊實(shí)錘的質(zhì)量^為2793g。擊實(shí)錘的 直徑定為76mm、高度為80mm;材料采用不銹鋼，由此實(shí)際得到的擊實(shí)錘質(zhì)擊實(shí)要求。 傳力筒的設(shè)計(jì)為了把動(dòng)力部分的擊實(shí)功有效的傳遞給整平環(huán)，傳力筒需要有比較好的整 體性，滿足強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性的要求，盡量減少能量的損失，同時(shí)也要滿足 使用靈活、便于操作等可用性的要求。傳力筒采用厚度為3mm的不銹鋼板彎 制、焊接而成，整體性良好。傳力筒分為上下兩段，用螺栓連接，其中上段可 以根據(jù)需要拆卸。當(dāng)模具中土量低于標(biāo)準(zhǔn)試樣高度的二分之一時(shí)，需將兩段連 接使用；當(dāng)土量高于標(biāo)準(zhǔn)試樣高度的二分之一時(shí)，可以拆掉上段，將下段與動(dòng) 力部分直接相連，便于人員操作，也有利于擊實(shí)器的重心穩(wěn)定、對(duì)正擊實(shí)。制樣模具內(nèi)外延長(zhǎng)筒的設(shè)計(jì)因模具邊緣剛好是試樣的高度，所以最后一層土樣處于擊實(shí)前的疏松狀態(tài) 時(shí)無(wú)法一次性裝入原模具進(jìn)行擊實(shí)。在裝入最后一層土之前，需要將模具延長(zhǎng)。 延長(zhǎng)筒的長(zhǎng)度，按照模具延長(zhǎng)后剛好可以容納最后一層土為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)大 樣延長(zhǎng)筒有效長(zhǎng)度選取50mm，小樣延長(zhǎng)筒選取25mm。延長(zhǎng)筒應(yīng)與原模具接 合連續(xù)、緊密，保證試樣的完整性；外延長(zhǎng)筒的內(nèi)徑與原外模具的內(nèi)徑保持一 致，內(nèi)延長(zhǎng)筒的外徑與原內(nèi)模具的外徑相同。本實(shí)用新型的操作步驟如下1) 按照計(jì)算得到的干密度稱取所需的干土樣，根據(jù)制樣的需要將土樣平均 分成若干份(這里以五份為例)。2) 組裝好試樣底座1、試樣外模具2、試樣內(nèi)模具3，模具內(nèi)外壁各套好 橡皮膜，在底座的透水石上放好濾紙，用漏斗將第一份土樣4均勻漏入圓柱形 空腔內(nèi)，漏入過(guò)程中保持漏斗始終以固定高度高于土樣表面，并沿著圓柱空腔 勻速旋轉(zhuǎn)直至第一份土全部漏入制樣模具中。3) 試樣的高度為400mm，每份土樣的厚度為80mm，在傳力筒上預(yù)先標(biāo) 好標(biāo)記，以便通過(guò)模具的上沿與標(biāo)記校對(duì)每層土樣是否達(dá)到了預(yù)定的高度。4) 先用塑料棍棒將第一層土樣稍加搗平擊實(shí)，將整平環(huán)5和下傳力筒6、 上傳力筒7連接好，將整平環(huán)的內(nèi)外沿涂好滑石粉防止整平環(huán)牽帶橡皮膜。當(dāng) 整平環(huán)置于土樣上后，檢查內(nèi)外橡皮膜是否仍貼緊內(nèi)外模具，再連接好擊實(shí)筒 蓋板IO、擊實(shí)錘ll、導(dǎo)桿12、限位器13。如果需要制備的試樣密度較小，需 要采用低落距多擊次的辦法，防止擊實(shí)過(guò)量；如果需要制備密度較大，可以采 用較大的落距增加每一擊的擊實(shí)攻。擊實(shí)過(guò)程中注意保持擊實(shí)器的垂直度以保 證本層土樣的厚度均勻。5)擊實(shí)后將該層土的表面刮毛，以增加層間的連接和試樣整體的完整性， 防止出現(xiàn)分層現(xiàn)象，以同樣的辦法擊實(shí)第二至第四層。第四層土裝畢，先安裝 外延長(zhǎng)筒8、內(nèi)延長(zhǎng)筒9，然后再裝入第五層土并擊實(shí)至原模具邊緣。制樣完 成后，拆掉延長(zhǎng)筒和內(nèi)外模具。
權(quán)利要求1.一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器，其特征在于包括模具和擊實(shí)器兩部份，模具包括試樣底座(1)、試樣外模具(2)、試樣內(nèi)模具(3)、外延長(zhǎng)筒(8)、內(nèi)延長(zhǎng)筒(9)，在試樣底座(1)上設(shè)有試樣外模具(2)、試樣內(nèi)模具(3)，樣外模具(2)上端設(shè)有外延長(zhǎng)筒(8)，試樣內(nèi)模具(3)上端設(shè)有內(nèi)延長(zhǎng)筒(9)，擊實(shí)器包括整平環(huán)(5)、下傳力筒(6)、上傳力筒(7)、擊實(shí)筒蓋板(10)、擊實(shí)錘(11)、導(dǎo)桿(12)，限位器(13)，下傳力筒(6)下端設(shè)有整平環(huán)(5)，擊實(shí)筒蓋板(10)下方設(shè)有上傳力筒(7)，擊實(shí)筒蓋板(10)頂部設(shè)有導(dǎo)桿(12)，導(dǎo)桿(12)上設(shè)有擊實(shí)錘(11)，導(dǎo)桿(12)上端設(shè)有限位器(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器，其特征在于 所述的試樣底座(1)設(shè)有試樣外模具(2)、試樣內(nèi)模具(3)的圓形固定槽。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種空心圓柱扭剪儀重塑樣擊實(shí)器。它包括模具和擊實(shí)器兩部份，模具包括試樣底座、試樣外模具、試樣內(nèi)模具、外延長(zhǎng)筒、內(nèi)延長(zhǎng)筒，在試樣底座上設(shè)有試樣外模具、試樣內(nèi)模具，樣外模具上端設(shè)有外延長(zhǎng)筒，試樣內(nèi)模具上端設(shè)有內(nèi)延長(zhǎng)筒，擊實(shí)器包括整平環(huán)、下傳力筒、上傳力筒、擊實(shí)筒蓋板、擊實(shí)錘、導(dǎo)桿、限位器，下傳力筒下端設(shè)有整平環(huán)，擊實(shí)筒蓋板下方設(shè)有上傳力筒，擊實(shí)筒蓋板頂部設(shè)有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿上設(shè)有擊實(shí)錘，導(dǎo)桿上端設(shè)有限位器。本實(shí)用新型不僅在使用上簡(jiǎn)捷，便于操作，節(jié)約了試驗(yàn)時(shí)間；更在制取均勻、達(dá)標(biāo)的重塑樣上達(dá)到了良好的效果。從而，為空心圓柱扭剪儀的重塑樣試驗(yàn)提供了極大的幫助。
文檔編號(hào)G01N1/02GK201170760SQ200720303348
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者張泉芳, 施明雄, 宇 趙, 博 黃 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)