專利名稱：一種無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及是土體試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
在對(duì)土體強(qiáng)度的研究中，可知土體的強(qiáng)度與其所受的擾動(dòng)程度有很大關(guān)系， 原狀土樣的強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于擾動(dòng)土樣。所以在研究中許多研究者探索在原狀土樣 和擾動(dòng)土樣強(qiáng)度之間的相關(guān)聯(lián)系，以判定擾動(dòng)后土樣的強(qiáng)度折減程度。而且對(duì) 土樣的擾動(dòng)程度不同，強(qiáng)度的折減程度也不一樣。那么在研究中就要有合適的 方法和儀器來(lái)模擬不同程度的擾動(dòng)，并保證模擬后的狀態(tài)可以被合理保持并且 其強(qiáng)度可以被準(zhǔn)確測(cè)試。目前已知的土體擾動(dòng)模擬方法中對(duì)重塑土樣的壓縮和 卸荷是一種有效的方法，但目前已有的土體壓縮儀只能對(duì)土體進(jìn)行簡(jiǎn)單壓縮， 而不能提供合適大小的試樣來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的三軸試驗(yàn)，并且現(xiàn)有壓縮儀在壓縮 后取樣過(guò)程中會(huì)對(duì)土樣產(chǎn)生較大的擾動(dòng)，這就在很大程度上影響了研究的準(zhǔn)確 性。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有土體壓縮儀對(duì)于擾動(dòng)土樣研究的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于 提供一種無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀，可以對(duì)重塑土樣進(jìn)行有控制地壓縮，提供后 續(xù)試驗(yàn)研究中所需的合適大小土樣，并且可以在壓縮后的取樣過(guò)程中保持此樣 的結(jié)構(gòu)性不受取樣擾動(dòng)影響。同時(shí)也可滿足壓縮時(shí)排水與不排水的兩種不同試 驗(yàn)需要。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 包括外框架部件和壓力倉(cāng)部件，其中
l)外框架部件包括底板、兩根立柱、橫梁、縱梁、荷載盤(pán)及掛鉤；底板安 裝兩根立柱，兩根立柱上端裝有橫梁，橫梁下端面開(kāi)有凹槽，縱梁上端面開(kāi)有 的承重刀口，承重刀口與橫梁下端面凹槽相配后固定，承重刀口一側(cè)的短縱梁
上放置平衡砝碼，承重刀口另一側(cè)的長(zhǎng)縱梁下端設(shè)有荷載盤(pán)及掛鉤。
2)壓力倉(cāng)部件包括頂壓帽、頂蓋、外筒、內(nèi)筒、環(huán)刀、限位環(huán)、底座、三
根固定桿、上透水石和下透水石；在底面開(kāi)有排水槽的底座孔中依次裝有下透 水石、限位環(huán)，限位環(huán)孔中裝有環(huán)刀；內(nèi)筒由三瓣構(gòu)成并插入外筒中頂部平齊 后固定，內(nèi)筒長(zhǎng)度小于外筒長(zhǎng)度，內(nèi)筒與環(huán)刀外圓配合，三根固定桿的一端分
別與底座鉸接，三根固定桿的另一端上裝有頂蓋，頂蓋壓在外筒端面，待壓土 體裝入內(nèi)筒中，透水石從頂蓋壓在土體上，底面開(kāi)有排水槽的頂壓帽壓在透水 石上。
將壓力倉(cāng)部件的底座裝在外框架部件底板的壓縮倉(cāng)安裝區(qū)域，調(diào)整橫梁和 縱梁上下位置，壓力柱套入頂壓帽，縱梁經(jīng)壓力柱對(duì)準(zhǔn)頂壓帽中心，構(gòu)成無(wú)擾 動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀。
所述的縱梁上端面設(shè)有縱向水平泡。所述的橫梁上端面設(shè)有橫向水平泡。 本實(shí)用新型具有的有益效果是
制作一個(gè)大小合適的土體試樣，并且此樣的結(jié)構(gòu)性和強(qiáng)度最大程度上得到了 保留，其殘留在環(huán)刀中的土體可以直接稱重測(cè)出制備樣的密度，操作簡(jiǎn)單方便。 可以使用本儀器在土體試驗(yàn)研究時(shí)提供壓縮且無(wú)擾動(dòng)的土體試樣，進(jìn)行無(wú)擾土 體的研究，重塑土可在其中成型、受壓，并無(wú)擾動(dòng)成樣。

圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是外框架部件的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3是圖2外框架部件的A-A正視圖。
圖4是圖2外框架部件的右視圖。
圖5是壓力倉(cāng)部件的局部剖視圖。
圖6是內(nèi)筒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是外筒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是底座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).底板，2.立柱，3.橫梁，4.縱梁，5.荷載盤(pán)及掛鉤，6.壓力柱，7.承 重刀口， 8.平衡砝碼，9.縱向水平泡，IO.限位螺母，ll.橫向水平泡，12.底板安 裝孔，13.壓縮倉(cāng)安裝區(qū)域，14.頂壓帽，15.頂蓋，16.外筒，17.內(nèi)筒，18.環(huán)刀， 19.限位環(huán)，20.底座，21.固定桿，22.上透水石，23.下透水石。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型包括外框架部件和壓力倉(cāng)部件，其中
如圖l、圖2、圖4所示，外框架部件包括底板l、兩根立柱2、橫梁3、 縱梁4、荷載盤(pán)及掛鉤5;底板1安裝兩根立柱2，兩根立柱2上端裝有橫梁3， 橫梁3用四顆限位螺母10固定，橫梁3下端面開(kāi)有凹槽，縱梁4上端面開(kāi)有的
承重刀口 7，承重刀口 7與橫梁3下端面凹槽相配后固定，承重刀口 7 —側(cè)的短 縱梁3上放置平衡砝碼8,承重刀口 7另一側(cè)的長(zhǎng)縱梁3下端設(shè)有荷載盤(pán)及掛鉤 5、壓力柱6，橫梁3和縱梁4上分別配有橫向水平11泡和縱向水平泡9。
如圖5所示，壓力倉(cāng)部件包括頂壓帽14、頂蓋15、外筒16、內(nèi)筒17、環(huán)刀 18、限位環(huán)19、底座20、三根固定桿21、上透水石22和下透水石23。在底面開(kāi) 有排水槽的底座20孔中依次裝有下透水石23、限位環(huán)19,限位環(huán)19孔中裝有環(huán) 刀18;內(nèi)筒17由三瓣構(gòu)成并插入外筒16中頂部平齊后固定，內(nèi)筒17長(zhǎng)度小于外 筒16長(zhǎng)度，內(nèi)筒17與環(huán)刀18外圓配合，三根固定桿21的一端分別與底座20鉸接， 三根固定桿21的另一端上裝有頂蓋15，頂蓋15壓在外筒16端面，待壓土體裝入 內(nèi)筒17中，透水石22從頂蓋15壓在土體上，底面開(kāi)有排水槽的頂壓帽14壓在上 透水石22上。
如圖l、圖3所示，將壓力倉(cāng)部件的底座20裝在外框架部件底板的壓縮倉(cāng) 安裝區(qū)域13，調(diào)整橫梁3和縱梁4上下位置，裝在縱梁4下端的壓力柱6套入 頂壓帽14，縱梁4經(jīng)壓力柱6對(duì)準(zhǔn)頂壓帽14中心，構(gòu)成無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀。
如圖5所示，所述的縱梁4上端面設(shè)有縱向水平泡9。
如圖9所示，所述的橫梁3上端面設(shè)有橫向水平泡11。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下
1. 安裝如圖2，圖3，圖4，圖9所示，將底板1在安裝孔位置12用兩顆螺母 安裝在可靠的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，使掛鉤5可以從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上自由下垂。將底座20用三顆螺 母安裝在底板的壓縮安裝區(qū)域上13。把下透水石23放入底座中并在其上放置限 位環(huán)19，限位環(huán)寬口向上。調(diào)整橫梁3兩側(cè)的限位螺母10，觀看橫向水平泡ll， 使橫梁水平；調(diào)整縱梁4尾部的平衡砝碼8位置，觀看縱向水平泡9，使縱梁水平。
2. 成樣:如圖5，圖6(a)、 (b)，圖7(a)、 (b)，圖8(a)、 (b)，圖9(a)、 (b)所示， 將內(nèi)筒17三瓣膜組合成筒狀放入外筒16中，并用六顆螺絲將內(nèi)外筒固定在一起。 在組合好的內(nèi)外筒底側(cè)插入環(huán)刀18，使內(nèi)外筒16、環(huán)刀18構(gòu)成有刀口的一個(gè)完 整筒狀取樣裝置，并把筒內(nèi)側(cè)刷上凡士林或黃油。將此裝置緩緩插擾動(dòng)土樣中， 邊插邊用刀片刮去裝置周邊的土，直至土樣完全裝滿取樣裝置。用刀片和鋼絲 鋸小心刮去裝置上下筒口表面的余土，把取樣裝置環(huán)刀插入底座中，放置平穩(wěn)。 在外筒上側(cè)放好頂蓋15，使其連接緊密。用底座20上的三根固定桿21分別嵌入 頂蓋的三個(gè)缺口中，并用自帶螺母固定緊密。
3. 壓縮如圖l，圖5所示，在已完成安裝和取樣的壓縮筒上依次放置上透水 石22、頂壓帽14，將壓力柱6正對(duì)頂壓帽14中心位置。根據(jù)研究要求在荷載盤(pán)或
掛鉤5上加載合適的荷載并控制加載時(shí)間。需要注意的是，壓縮倉(cāng)的內(nèi)徑是 61.8mm，試樣承壓面積是30cm、根據(jù)杠桿原理，本實(shí)用新型荷載盤(pán)5處與壓力 倉(cāng)中心位置(壓力柱6)的荷載比值是l: 15，即荷載盤(pán)5處施加0,2N (0.02kg的 砝碼)的荷載即可在壓力柱6處產(chǎn)生3N的力，在壓力倉(cāng)中產(chǎn)生lkPa的壓力。
4.取樣如圖l，圖5，圖6，圖7所示，在完成所有壓力的施加及卸載后，除 去固定桿21的約束，小心取下內(nèi)外筒及環(huán)刀組成的取樣裝置，將此裝置倒置于 毛玻璃片上，除去內(nèi)外筒的約束螺絲，將外筒16移除，并把內(nèi)筒17三瓣用滑移 的方法去除。用鋼絲鋸將環(huán)刀及其內(nèi)部土樣一起取下，用作密度測(cè)試使用，則 剩下的完整圓柱土樣(<D=61.8mm， H=180mm)可作為進(jìn)一步研究用的試樣。 稱量環(huán)刀18及其中的土樣重量并減去事先稱量的環(huán)刀18重量得到環(huán)刀中土樣的 重量，可以方便地得到壓縮后土樣的密度。需要注意的是，環(huán)刀18的容積是一 定的，<D=61.8mm， h=20mm，容積為60cm3。
權(quán)利要求1.一種無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀，其特征在于，包括外框架部件和壓力倉(cāng)部件，其中1)外框架部件包括底板(1)、兩根立柱(2)、橫梁(3)、縱梁(4)、荷載盤(pán)及掛鉤(5)；底板(1)安裝兩根立柱(2)，兩根立柱(2)上端裝有橫梁(3)，橫梁(3)下端面開(kāi)有凹槽，縱梁(4)上端面開(kāi)有承重刀口(7)，承重刀口(7)與橫梁(3)下端面凹槽相配后固定，承重刀口(7)一側(cè)的短縱梁(3)上放置平衡砝碼(8)，承重刀口(7)另一側(cè)的長(zhǎng)縱梁(3)下端設(shè)有荷載盤(pán)及掛鉤(5)；2)壓力倉(cāng)部件包括頂壓帽(14)、頂蓋(15)、外筒(16)、內(nèi)筒(17)、環(huán)刀(18)、限位環(huán)(19)、底座(20)、三根固定桿(21)、上透水石(22)和下透水石(23)；在底面開(kāi)有排水槽的底座(20)孔中依次裝有下透水石(23)、限位環(huán)(19)，限位環(huán)(19)孔中裝有環(huán)刀(18)；內(nèi)筒(17)由三瓣構(gòu)成并插入外筒(16)中頂部平齊后固定，內(nèi)筒(17)長(zhǎng)度小于外筒(16)長(zhǎng)度，內(nèi)筒(17)與環(huán)刀(18)外圓配合，三根固定桿(21)的一端分別與底座(20)鉸接，三根固定桿(21)的另一端上裝有頂蓋(15)，頂蓋(15)壓在外筒(16)端面，待壓土體裝入內(nèi)筒(17)中，透水石(22)從頂蓋(15)壓在土體上，底面開(kāi)有排水槽的頂壓帽(14)壓在透水石(22)上；將壓力倉(cāng)部件的底座(20)裝在外框架部件底板的壓縮倉(cāng)安裝區(qū)域(13)，調(diào)整橫梁(3)和縱梁(4)上下位置，壓力柱(6)套入頂壓帽(14)，縱梁(4)經(jīng)壓力柱(6)對(duì)準(zhǔn)頂壓帽(14)中心，構(gòu)成無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀，其特征在于所述的 縱梁(4)上端面設(shè)有縱向水平泡(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀，其特征在于所述的 橫梁(3)上端面設(shè)有橫向水平泡(l 1)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀。在底板的立柱上端裝有橫梁，縱梁上端面的承重刀口與橫梁下端面凹槽相配后固定，短縱梁上放置平衡砝碼，長(zhǎng)縱梁下端設(shè)有荷載盤(pán)及掛鉤組成的外框架部件；在底座孔中裝有下透水石、限位環(huán)和環(huán)刀；內(nèi)筒由三瓣構(gòu)成插入外筒中，內(nèi)筒與環(huán)刀外圓配合，三根固定桿的一端分別與底座鉸接，另一端上裝有頂蓋壓在外筒端面，待壓土體裝入內(nèi)筒中，透水石從頂蓋壓在土體上，頂壓帽壓在透水石上組成的壓力倉(cāng)部件。將壓力倉(cāng)部件裝在外框架部件底板上，調(diào)整橫梁和縱梁位置，壓力柱套入頂壓帽，縱梁經(jīng)壓力柱對(duì)準(zhǔn)頂壓帽中心，構(gòu)成無(wú)擾動(dòng)土的壓縮試驗(yàn)儀。它為相關(guān)研究提供無(wú)擾動(dòng)的土樣，重塑土可在其中成型、受壓，并無(wú)擾動(dòng)成樣。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201188071SQ20082008461
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者張曉曼, 徐日慶, 朱劍鋒, 李昕睿, 邵允鋮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)