專利名稱：土工模型試驗(yàn)制樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土工模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種土工模型試驗(yàn)制樣裝置。
背景技術(shù)：
土工模型試驗(yàn)在巖土工程研究中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，便于試驗(yàn)參數(shù)的采集，易于控制邊界條件，給理論分析帶來(lái)便利。因此，好的土工模型試驗(yàn)往往起到事半功倍的效果，是理論研究中的重要手段。土工模型試驗(yàn)的試樣制備是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，尤其在需要重復(fù)制備大體積試樣的試驗(yàn)中，保證各次所制備試樣的初始物理力學(xué)狀態(tài)基本相同，并保持每次制得試樣自身的均質(zhì)性，是確保獲得準(zhǔn)確合理的模型試驗(yàn)結(jié)果的首要問題。若直接向模型箱內(nèi)填土，則試樣容易受到不均勻外力的干擾，顆粒排列受到影響，形成土體的物理力學(xué)參數(shù)發(fā)生改變，難以獲得均質(zhì)的試樣。傳統(tǒng)的分層制樣方法通常采用干密度控制，確定每 一分層試樣原材料的質(zhì)量后，分層直接裝入模型箱，然后壓實(shí)至目標(biāo)體積。該制樣方法操作簡(jiǎn)便、快速，但存在如下一些缺陷1)單層試樣原材料填入模型箱的過程中，很難保證其在水平向的均勻性；2)分層填筑過程中，由于底層試樣重復(fù)受到上層試樣壓實(shí)過程中壓實(shí)能量的影響，常常導(dǎo)致整個(gè)試樣呈現(xiàn)出最上部滿足制樣要求而下部過于密實(shí)的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種簡(jiǎn)易而有效的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，該裝置為巖土工程中各種土工模型試驗(yàn)研究制備均質(zhì)的試樣，避免了直接向模型箱填土帶來(lái)的試樣的非均質(zhì)性，也克服了傳統(tǒng)的分層壓實(shí)法所制得試樣常具有的下部過于密實(shí)和水平向的均質(zhì)性欠佳的缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種土工模型試驗(yàn)制樣裝置，包括制樣箱，裝樣箱和隔板，所述的隔板可套嵌在制樣箱的底部，所述的裝樣箱位于制樣箱的上方。所述的制樣箱為長(zhǎng)方形箱體，其高度為3 5cm。所述的裝樣箱是底面為正方形的箱體，其高度為3 5cm，裝樣箱的寬度與制樣箱的寬度相同。所述的裝樣箱兩側(cè)的壁板延伸過裝樣箱的底面形成有卡口，卡口卡設(shè)在制樣箱壁板的上沿，卡口的高度為I 1.5cm。所述的制樣箱、裝樣箱和隔板的底板上均勻分布有大小均一的若干沖孔，該沖孔呈梅花形布置，孔徑為5 10mm，孔間距為2 3倍孔徑。所述的制樣箱的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有卡槽，卡槽呈L行，所述的隔板套嵌在卡槽上。所述的制樣箱的兩側(cè)分別設(shè)有吊索，吊索呈U型，其高度略高于制樣箱與裝樣箱的厚度和。所述的隔板的一端設(shè)有把手。所述的隔板的下方焊接有肋板。
所述的隔板的一端的兩側(cè)分別設(shè)有限位卡，限位卡使隔板僅可單向插入卡槽中，當(dāng)隔板完全插入卡槽時(shí)，隔板的圓孔與制樣箱底板的圓孔完全重合。所述的制樣箱的長(zhǎng)度為其寬度的2 4倍。所述制樣箱可使顆粒材料沿其底板的圓孔自由落下，制備試驗(yàn)所需試樣，所述裝樣箱可置于制樣箱的頂部，便于向制樣箱中填裝試樣原材料，所述隔板可插入制樣箱底部的卡槽，既能封閉制樣箱底板圓孔便于填裝試樣原材料，還可開放圓孔使箱內(nèi)的顆粒材料自由落下。制樣箱的大小根據(jù)模型試驗(yàn)箱的大小制成無(wú)蓋的淺箱，高度依據(jù)分層制樣的厚度以5 IOcm為宜。制樣箱底板沖孔可使試樣落下，孔徑可取 5 IOmm,等徑圓孔按梅花形分布(即相鄰兩孔距離恒定)，孔間距以2 3倍孔徑為宜。長(zhǎng)度方向上的兩側(cè)板底端留有L型卡槽，便于隔板的插入和固定?？ú鄢叽鐟?yīng)當(dāng)適宜，以不影響顆粒材料沿底板圓孔下落為準(zhǔn)，且要保持隔板盡量緊貼底板。較長(zhǎng)的兩塊側(cè)板的外側(cè)各安裝一根吊索，便于制樣箱的舉升或起吊。裝樣箱的用途在于向制樣箱內(nèi)裝填試樣原材料，同樣可以使試樣少受外力干擾，控制填土的均勻性和裝入量。裝樣箱是與制樣箱等寬的正方形淺箱，高度3 5cm為宜，底板布孔形式與制樣箱一致，其中一對(duì)相對(duì)的壁板伸出底板約Icm,形成平行的卡口，卡口可以卡在制樣箱兩壁板上沿滑動(dòng)。制樣時(shí)，向裝樣箱內(nèi)裝土并來(lái)回滑動(dòng)，直至制樣箱內(nèi)填滿試樣原材料。隔板的尺寸與制樣箱等寬，布孔形式和數(shù)量都與制樣箱底板完全相同，兩端比制樣箱長(zhǎng)出5 IOcm, —端長(zhǎng)出部分略寬形成限位卡,使得隔板完全插入制樣箱底部卡槽時(shí)，上下圓孔能夠恰好重合。當(dāng)隔板向外拉出二分之一圓孔間距時(shí)，可與制樣箱底板孔眼錯(cuò)開，此時(shí)可向制樣箱填料；隔板完全推入后，上下孔位對(duì)正，顆粒材料可自由落下形成均勻的單層試樣。隔板的尾端加裝一把手，便于握持操作，底部可根據(jù)需要焊接一系列肋板，防止薄板受壓彎曲變形后泄漏試樣。本發(fā)明是土工模型試驗(yàn)制備試樣的裝置，在各種需要制備大量試樣的試驗(yàn)中均可應(yīng)用。制樣箱的形狀及大小可根據(jù)模型試驗(yàn)的試驗(yàn)箱確定，以保證制樣箱的試樣完全落入試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖洹Ｔ撛囼?yàn)裝置通常適用于一定尺寸的顆粒材料的試樣制備，顆粒材料從一定高度自由落下，形成具有一定初始應(yīng)力狀態(tài)的均質(zhì)試樣。制樣時(shí)，分層逐步進(jìn)行且無(wú)其它干擾因素，所得試樣中顆粒分布均勻，對(duì)于模擬分層地基土的制樣更具優(yōu)越性，可控制層間接觸應(yīng)力并形成良好的分層面?？偟膩?lái)說(shuō)，本裝置包括制樣箱，裝樣箱和隔板三部分，所述制樣箱可使顆粒材料沿其底板的圓孔自由落下，制備試驗(yàn)所需的試樣，所述裝樣箱用于向制樣箱中均勻、定量的填裝顆粒材料，所述隔板用于封閉和開放制樣箱底板圓孔，便于填裝顆粒材料和制樣箱內(nèi)顆粒材料的自由下落。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明可用于土工模型試驗(yàn)所需的試樣制備，為土工模型試驗(yàn)提供均質(zhì)性良好的試樣。本發(fā)明的有益效果為I、本發(fā)明裝置為土工模型試驗(yàn)的試樣制備提供了一種便于操作的裝置。2、本發(fā)明裝置用于制樣時(shí)，試樣在裝填和下落的過程中僅受重力作用，形成的試樣在豎直向和水平向上都具有良好的均質(zhì)性。3、本發(fā)明裝置的制樣過程分層逐步進(jìn)行，在模擬成層土體的試樣制備時(shí)，具有較好的便利性和制樣效果。本發(fā)明的制作工藝簡(jiǎn)單，操作方便易行。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中裝置三維軸測(cè)視圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中裝置中制樣箱布孔示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中裝置中裝樣箱布孔示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中裝置中隔板布孔及肋板示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中裝置制樣箱與裝樣箱配套示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例中隔板封閉制樣箱底板圓孔示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例中制樣箱圓孔開放示意圖。數(shù)字標(biāo)注I制樣箱，2裝樣箱，3隔板， 4卡槽，5吊索， 6把手， 7肋板， 8沖孔，11壁板， 21卡口， 22壁板， 31限位卡。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖I 7，本發(fā)明實(shí)施例，包括制樣箱I、裝樣箱2和隔板3。隔板3套嵌在制樣箱I的底部，裝樣箱2位于制樣箱I的上方。制樣箱I為長(zhǎng)方形箱體，其高度為3 5cm。裝樣箱2是底面為正方形的箱體，其高度為3 5cm，裝樣箱2的寬度與制樣箱I的寬度相同。裝樣箱2兩側(cè)的壁板22延伸過裝樣箱的底面形成有卡口 21，卡口 21卡設(shè)在制樣箱I的壁板11上沿，卡口的高度為I 1.5cm。制樣箱I、裝樣箱2和隔板3的底板上均勻分別有大小均一的若干沖孔8，該沖孔呈梅花形布置，孔徑為5 10mm，孔間距為2 3倍孔徑。制樣箱I的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有卡槽4，卡槽4呈L行，隔板3套嵌在卡槽4上。制樣箱I的兩側(cè)分別設(shè)有吊索5，吊索5呈U型，其高度略高于制樣箱與裝樣箱的厚度和。隔板3的一端設(shè)有把手6。隔板3的下方焊接有肋板7。隔板3的一端的兩側(cè)分別設(shè)有限位卡31，限位卡31使隔板3僅可單向插入卡槽4中，當(dāng)隔板3完全插入卡槽4時(shí)，隔板3的圓孔與制樣箱I底板的圓孔完全重合。制樣箱I為底板均勻布孔的無(wú)蓋淺箱，可使試樣從一定高度處自由落下；裝樣箱2也是底板均勻布孔的方形淺箱，可擱置在制樣箱I上裝填試樣；隔板3為一塊均勻布孔的平板，可插入制樣箱I底部的卡槽4以便于試樣的裝填與落下。
制樣箱I由剛性板制成無(wú)蓋箱體，底板沖孔，沿長(zhǎng)邊兩側(cè)底端分別有一個(gè)卡槽4，便于隔板3插入，制樣箱I較長(zhǎng)的兩側(cè)板外側(cè)分別安裝一根吊索5,便于制樣箱I的舉升和起吊。如圖5所示，裝樣箱2為剛性板制成的無(wú)蓋淺箱，其中兩壁板伸出底板約Icm形成卡口 21，便于卡住制樣箱I的上邊沿并能夠滑動(dòng)，底板與制樣箱I等寬且與制樣箱I底板的布孔方式一致。隔板3與裝樣箱I等寬，長(zhǎng)度略大的平板，布孔形式與布孔范圍與裝樣箱I底板完全一致，隔板3兩端留出一定長(zhǎng)度的無(wú)孔區(qū)域，一端的超出部分略寬形成限位卡31，使之僅可單向插入，當(dāng)隔板3完全插入制樣箱I卡槽時(shí)，隔板3的圓孔應(yīng)正好與制樣箱I底板圓孔完全重合，隔板尾端加裝把手6，便于握持操作，在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，隔板3的底面裝有肋板7，防止受壓后彎曲變形。試驗(yàn)制樣時(shí)，按照下列步驟方法進(jìn)行，I、先將完全插入卡槽的隔板向外拉出約底板孔徑的一半距離，使隔板與制樣箱底板的孔眼錯(cuò)開位置；2、將裝樣箱卡住制樣箱兩側(cè)板上沿，向裝樣箱緩慢倒入試樣，使之均勻填入制樣箱，滑動(dòng)裝樣箱位置并倒入試樣，直到制樣箱內(nèi)完全填滿土料；3、利用舉升設(shè)備將制樣箱提升到預(yù)定高度，使制樣箱置于模型試驗(yàn)箱正上方，保持制樣箱穩(wěn)定后，迅速推入隔板，試樣即可落入到模型箱內(nèi)。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于包括制樣箱(1)，裝樣箱(2)和隔板(3)，所述的隔板(3)套嵌在制樣箱(I)的底部，所述的裝樣箱(2)位于制樣箱(I)的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的制樣箱(I)為長(zhǎng)方形箱體，其高度為3 5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的裝樣箱(2)是底面為正方形的箱體，其高度為3 5cm，裝樣箱(2)的寬度與制樣箱(I)的寬度相同；所述的裝樣箱(2)兩側(cè)的壁板(22)延伸過裝樣箱(2)的底面形成有卡口(21)，卡口(21)卡設(shè)在制樣箱(I)的壁板(11)上沿，卡口(21)的高度為I 1.5cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的制樣箱(I)、裝樣箱(2)和隔板(3)的底板上均勻分布有大小均一的若干沖孔(8)，該沖孔呈梅花形布置，孔徑為5 10mm，孔間距為2 3倍孔徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的制樣箱(I)的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有卡槽(4)，卡槽(4)呈L行，所述的隔板(3)套嵌在卡槽(4)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的制樣箱(I)的兩側(cè)分別設(shè)有吊索(5)，吊索(5)呈U型，其高度略高于制樣箱與裝樣箱的厚度和。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的隔板(3)的一端設(shè)有把手(6 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的隔板(3)的下方焊接有肋板(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的隔板(3)—端的兩側(cè)分別設(shè)有限位卡(31)，當(dāng)隔板(3)完全插入卡槽(4)時(shí)，隔板(3)的沖孔與制樣箱(I)底板的沖孔完全重合。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的土工模型試驗(yàn)制樣裝置，其特征在于所述的制樣箱(I)的長(zhǎng)度為其寬度的2 4倍。
全文摘要
本發(fā)明屬于土工模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種土工模型試驗(yàn)制樣裝置。該土工模型試驗(yàn)制樣裝置，包括制樣箱(1)，裝樣箱(2)和隔板(3)，所述的隔板(3)套嵌在制樣箱(1)的底部，所述的裝樣箱(2)位于制樣箱(1)的上方。本發(fā)明裝置可使試驗(yàn)顆粒材料按某一相同的落距分層落入指定模型箱中，較大程度地保證每次所制得試樣在水平向和豎直向上的均質(zhì)性，并且操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102680292SQ201210132430
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者葉觀寶, 強(qiáng)海飛, 徐超, 胡榮, 陳忠清, 雷顏鲖 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)