專利名稱：一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土工三軸實(shí)驗(yàn)制樣技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種含夾層的三軸試驗(yàn)試樣制樣方法，同時(shí)還涉及一種含夾層的三軸試驗(yàn)試樣制樣裝置，本發(fā)明適用于對(duì)含夾層和裂隙發(fā)育的膨脹土及紅粘土的力 學(xué)性質(zhì)研究，能夠填補(bǔ)目前常規(guī)制樣方式無法制作含夾層的三軸試樣，并且能控制夾層的傾角、位置以及厚度的空白，為研究認(rèn)識(shí)土體中裂隙及夾層對(duì)土體力學(xué)性質(zhì)的影響提供了技術(shù)支撐。
背景技術(shù)：
土體的強(qiáng)度參數(shù)是決定巖土工程的安全與設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)，三軸試驗(yàn)室是獲取土體力學(xué)性質(zhì)的重要方法，可以較為接近的模擬土體實(shí)際環(huán)境的受力情況，取得土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，對(duì)工程實(shí)踐和科學(xué)研究具有重要意義。常規(guī)三軸試驗(yàn)通常用4 5個(gè)圓柱形試樣分別在不同的圍壓下施加軸向壓力進(jìn)行剪切直至破壞，然后根據(jù)摩爾-庫侖理論，求得總抗剪強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。三軸試樣的制樣是將土體制成一定規(guī)格的圓柱形試樣，通常為39. ImmX80_?，F(xiàn)有的制樣方式一般采用單一土樣壓實(shí)或利用原狀土樣切削，形成柱狀體，前者只能制作材料均勻的樣品，而后者雖能夠利用原狀土體的不均勻性，切削出含有裂隙的原狀試樣，但很難控制裂隙的厚度、傾角以及位置。針對(duì)以上制樣方式在試樣裂隙控制上的不足，本專利采用分段壓制、一定傾角(傾角范圍為0-45度)截面切削的思路，提出了一種能夠采用不同土樣、控制夾層的厚度、傾角及位置的三軸試驗(yàn)制樣裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣方法，通過本方法能夠制作出不同夾層傾角、不同位置以及不同夾層厚度的三軸試驗(yàn)試樣(試樣尺寸39. lmmX80m)，其中夾層傾角范圍0-45度，夾層厚度范圍0_20mm，夾層位置可以按照實(shí)際要求進(jìn)行變化，本方法沿用目前廣泛采用的沖擊壓實(shí)工藝，僅需要按特定的順序組合制樣模具，分層壓實(shí)、切削即可實(shí)現(xiàn)對(duì)夾層厚度、傾角以及位置的控制。本發(fā)明的另一目的是在于提供了含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，本裝置采用模塊化思路設(shè)計(jì)，包括通用的底座、螺桿、扳手、模具以及含有特定傾角截面的圓柱形模具，可依靠螺桿控制夾層的厚度及位置，僅更換中間的特定傾角模具塊實(shí)現(xiàn)對(duì)夾層傾角的控制，裝置簡潔易于操作。本發(fā)明的工作原理是(I)通過上、下傾斜截面制樣模具所具有的傾斜截面作為圓柱土體的切割邊界，切割形成斜截面，其中模具傾斜截面的傾角范圍為0-45度。(2)通過制樣模具組合填筑不同的制樣原料形成試樣主體和試樣夾層。(3)通過試樣推動(dòng)裝置的推動(dòng)作用移動(dòng)試樣改變切割截面與試樣的相對(duì)位置，切割試樣主體和試樣夾層達(dá)到制樣目的。(4)試樣底座為工作平臺(tái)，為精確確定試樣夾層的厚度和空間位置提供標(biāo)尺。一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣方法，其步驟是(I)將梯形牙試樣推動(dòng)螺桿扭至O刻度位置，如有必要向通用下制樣模具、下傾斜截面制樣模具、上傾斜截面制樣模具、通用上制樣模具內(nèi)側(cè)面涂脫模劑，將試樣推動(dòng)頂板置于通用下制樣模具內(nèi)，向制樣器底座一次裝入通用下制樣模具、下傾斜截面制樣模具，通過模具固定支架模具固定支架(模具側(cè)面對(duì)稱布置兩個(gè)帶開口的固定支架)與制樣器固定螺桿連接并扭緊制樣器固定螺母，形成內(nèi)徑39. Imm,頂面傾斜高度123. 4mm的圓筒形模具。(2)在裝好的制樣模具中填充土樣A并沖擊擊實(shí)，形成頂面水平的下部試樣主體，此時(shí)模具內(nèi)土體的高度為45. 5mm，其中土樣A為過2mm篩、含水量20%、密度I. 8g/cm3的中膨脹土 ； (3)扭動(dòng)推動(dòng)桿，將制樣模具中的壓實(shí)土體頂出至土樣頂面與下傾斜截面制樣模具傾斜截面的最高點(diǎn)平齊，即45. 5mm。沿下傾斜截面制樣模具傾斜截面切削土體，形成帶下傾斜截面制樣模具傾斜截面傾角的試樣，此步驟即實(shí)現(xiàn)了對(duì)夾層底面位置及傾角的控制。(4)松開制樣模具固定螺母，裝入上傾斜截面制樣模具和通用上制樣模具，并在裝好的制樣模具中填充土樣B并沖擊擊實(shí)，此時(shí)試樣的頂面高度應(yīng)為計(jì)劃制作土樣的夾層高度的最大值，其中土樣B為過2mm篩、含水量23%、密度I. 6g/cm3的強(qiáng)膨脹土。(5)扭動(dòng)頂桿，使試樣頂桿向下移動(dòng)預(yù)期的夾層厚度，用沖擊裝置從頂口慢慢的人工將試樣向下壓至與試樣推動(dòng)頂板接觸，卸下上傾斜截面制樣模具和通用上制樣模，并固定通用下制樣模具、下傾斜截面制樣模具，此時(shí)試樣的頂面正好和下傾斜截面制樣模具的頂面平齊，沿下傾斜截面制樣模具頂面切削土體形成形成帶下傾斜截面制樣模具傾斜截面傾角的夾層，此時(shí)已完成試樣下部主體及夾層的試樣工作，至此，完成了對(duì)夾層的厚度的控制。(6)松開制樣器螺桿頂端螺母，裝入上傾斜截面制樣模具和通用上制樣模具，并在裝好的制樣模具中填土樣C并沖擊擊實(shí),使試樣的頂面正好達(dá)到試樣高度即80mm,形成最終試樣，土樣C為過2mm篩、含水量18%、密度I. 7g/cm3的中 弱膨脹土。(7)扭動(dòng)試樣推動(dòng)螺桿將試樣推出，完成制樣操作。含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣裝置,該裝置包括土樣A、夾層土樣B、土樣C、制樣器底座、梯形牙試樣推動(dòng)螺桿、試樣推動(dòng)桿測(cè)距裝置、試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手、制樣模具固定螺桿、模具固定支架；上通用制樣模具、下通用制樣模具、上傾斜截面制樣模具、下傾斜截面制樣模具；梯形牙試樣推動(dòng)螺桿、試樣推動(dòng)桿測(cè)距裝置、試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手、制樣模具固定螺桿固定在制樣器底座上形成操作平臺(tái)。其特征在于制樣器底座為有鋼板焊接的門形結(jié)構(gòu)，制樣器底座的頂板厚16mm,中央從上到下一次有直徑53. 1mm、厚5mm,直徑29. 1mm、厚Ilmm的同心圓形開口，此開口固定下通用制樣模具同時(shí)也是梯形牙試樣推動(dòng)螺桿垂直運(yùn)動(dòng)的通道；在開口的下方由四顆螺絲同心固定有試樣推動(dòng)桿固定基座，推動(dòng)桿固定基座內(nèi)側(cè)有與梯形牙試樣推動(dòng)螺桿配套的5_螺距螺紋，起到固定并約束梯形牙試樣推動(dòng)螺桿垂直運(yùn)動(dòng)的作用；開口的兩側(cè)各垂直固定有一根長215mm、直徑12mm的制樣模具固定螺桿，制樣模具固定螺桿伸出制樣器底座頂面200mm起到固定試樣模具的作用；在制樣器底座正面左邊側(cè)板內(nèi)側(cè)固定有量程200_、精度為O. Imm的標(biāo)尺即試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺起到量測(cè)梯形牙試樣推動(dòng)螺桿垂直運(yùn)動(dòng)距離的作用。梯形牙試樣推動(dòng)螺桿表面有5mm螺距梯形螺紋，由試樣推動(dòng)桿固定基座內(nèi)側(cè)配套螺紋固定；試樣推動(dòng)桿測(cè)距裝置由固定在梯形牙試樣推動(dòng)螺桿底部的試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)及固定在制樣器底座的側(cè)板內(nèi)的試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺組成，通過試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)與試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺的比較起到確定梯形牙試樣推動(dòng)螺桿垂直運(yùn)動(dòng)距離的作用；試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手為固定在梯形牙試樣推動(dòng)螺桿底端的雙柄可拆卸棘輪扳手。下通用制樣模具為一內(nèi)徑39. 1mm、高82. 48壁厚7mm的圓筒形模具，其頂端設(shè)有便于插入其他模具固定的止口、側(cè)面對(duì)稱布置兩個(gè)帶開口的固定支架，制樣時(shí)通過模具固定支架和制樣模具固定螺母將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿上；上通用制樣模具與下通用制樣模具僅高度略有不同，其高度為46mm ;上傾斜截面制樣模具為內(nèi)徑39. 1mm、壁厚7mm，頂部截面垂直軸線，底部截面為特定傾角，兩端分別設(shè)內(nèi)凹止口，垂直截面止口為與上通用制樣模具外凸止口的連接機(jī)構(gòu)，斜截面內(nèi)凹止口為與下傾斜截面制樣模具斜截面外凸止口的連接機(jī)構(gòu)，制樣時(shí)通過模具固定支架和制樣模具固定螺母將模具固定在固定螺桿上，為試樣上部制樣沖擊壓實(shí)形成圓柱提供模具；下傾斜截面制樣模具為內(nèi)徑39. 1mm、壁厚7mm頂部為特定傾角截面，底部為垂直軸線截面，該截面有內(nèi)凹止口，與下通用試樣模具外凸止口連接固定、斜截面設(shè)外凸止口作為切削試樣的邊界同時(shí)作為與上傾斜截面制樣模具斜截面凸起止口的連接機(jī)構(gòu)，制樣時(shí)通過模具固定支架和制樣模具固定螺母將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿上，為試樣下部土體填筑沖擊壓實(shí)提供模具，同時(shí)為試樣夾層的切削提供斜截面。需要說明的是，由于本裝置通過模具的傾斜截面切削樣品形成夾層傾角，故對(duì)于不同的傾角有專門的傾斜截面模具，即上、下傾斜截面制樣模具，其傾角可根據(jù)實(shí)際的研究需要在O 45度范圍進(jìn)行加工，例如上、下15度傾斜截面制樣模具、上、下30度傾斜截面制樣模具、上、下45度傾斜截面制樣模具等組合，還可依據(jù)實(shí)際的需要制作任意角度(O 45度)傾斜截面的制樣模具。其特征在于制樣器底座為鋼板焊接的門形結(jié)構(gòu)，制樣器底座的頂板厚16_，中央從上到下一次有直徑53. 1mm、厚5mm,直徑29. 1mm、厚Ilmm的同心圓形開口，開口的兩側(cè)各垂直固定有一根長215_、直徑12_螺桿，該螺桿伸出頂面200_形成制樣器固定螺桿。
制樣過程中，下通用制樣模具、上通用試樣模具、上傾斜截面制樣模具、下傾斜截面制樣模具依據(jù)制樣步驟的實(shí)際組合，通過固定螺桿和制樣模具固定螺母固定在制樣器基座上,形成內(nèi)徑39. Imm的圓筒形試樣。在制樣器底座側(cè)板內(nèi)側(cè)固定有量程200_、精度為O. Imm的標(biāo)尺。試樣推動(dòng)頂板制樣時(shí)直接置于梯形牙試樣推動(dòng)螺桿頂部，梯形牙試樣推動(dòng)螺桿表面有5mm螺距梯形螺紋，試樣推動(dòng)桿固定基座正中設(shè)有與試樣推動(dòng)螺桿表面螺紋配套的螺紋，起到固定試樣推動(dòng)螺桿作用，試樣推動(dòng)桿固定基座通過4個(gè)螺絲與制樣器底座固定；試樣推動(dòng)桿測(cè)距裝置由固定在試樣頂桿底部的定位標(biāo)及固定在制樣器底座的側(cè)板內(nèi)的標(biāo)尺組成；試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手為固定在試樣推動(dòng)桿底端的雙柄可拆卸棘輪扳手。下通用制樣模具為一內(nèi)徑39. 1mm、高82. 48壁厚7mm的圓筒形模具,其頂端設(shè)有便于插入其他模具固定的止口、側(cè)面對(duì)稱布置兩個(gè)帶開口的固定支架，制樣時(shí)通過模具固定支架將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿上。
上通用制樣模與下通用制樣模具相似其高度為47. 61mm,側(cè)面對(duì)稱布置兩個(gè)帶開口的固定支架。如圖2、3、4所示，上傾斜截面制樣模具為內(nèi)徑39. 1mm、壁厚7mm—端垂直軸線一端為特定傾角、兩端分別設(shè)止口的圓筒形機(jī)構(gòu)，側(cè)面對(duì)稱布置兩個(gè)帶開口的模具固定支架，制樣時(shí)通過模具固定支架將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿上。如圖5、6、7所75，下傾斜截面制樣模具為內(nèi)徑39. 1mm、壁厚7mm —端垂直軸線一端為特定傾角垂直軸線斷面內(nèi)凹止口、斜截外凸止口作為切削試樣的邊界同時(shí)作為與上傾斜截面制樣模具斜截面突起機(jī)構(gòu)連接的卡槽、垂直截面內(nèi)凹作為與通用底部制樣模具的連接機(jī)構(gòu)，制樣時(shí)通過模具固定支架將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿上。如圖I所示，即為各制樣模具組裝情況。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn) (I)可以進(jìn)行三種不同材料的混合制樣。(2)可以制作不同傾角的夾層。( 3)可以控制夾層的厚度。(4)可以控制夾層在整個(gè)試樣中的空間位置。


圖I為一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣裝置不意圖。圖2為一種上30度傾斜截面制樣模具俯視圖。圖3為一種上30度傾角傾斜截面模具剖面圖。圖4為一種上30度傾角傾斜截面模具正視圖。圖5為一種下30度傾斜截面制樣模具俯視圖。圖6為一種下30度傾角傾斜截面模具剖面圖。圖7為一種下30度傾角傾斜截面模具正視圖。圖8為一種傾角30度、厚度IOmm試樣示意圖。圖9為一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣裝置正視圖。其中I-制樣模具固定螺桿；2_制樣模具固定螺母；3_上通用制樣模具；4_傾斜截面制樣模具；5—下傾斜截面制樣模具；6—下通用制樣模具；7—固定支架；8—制樣器底座；9-試樣推動(dòng)桿固定基座；10_梯形牙試樣推動(dòng)螺桿；11_試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺；12_試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)；13_試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手；14_墊塊；15_ 土樣A ；16-夾層土樣B ;17_ 土樣C。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣的方法，其步驟是下面以制作含一種試樣下部主體材料土樣A，過2mm篩、含水量20%、密度I. 8g/cm3的中膨脹土、一種夾層材料夾層土樣B,過2mm篩、含水量23%、密度1.6g/cm3的強(qiáng)膨脹土、一種試樣上部主體材料土樣C，過2mm篩、含水量18%、密度I. 7g/cm3的中膨脹土，夾層位于圓柱形試樣的正中、夾層的厚度10mm、夾層的傾角30度的試樣的制樣方法為例說明本裝置的具體操作流程。試樣效果見說明書附圖9。表I夾層空間參數(shù)表
厚度傾角位置夾層幾何參數(shù)---
I Omm30度圓柱試樣正屮表2試樣材料匯總表 位置名稱粒徑含水率密度土性
試樣試樣下部主體材料土樣A過2mm篩 20%1.8g/cm3 屮膨脹土
材料夾屋材料土樣B過2mm篩 23%1.6g/crar’ 強(qiáng)膨脹土
試樣上部七體材料土樣C過2mm篩 18%1.7g/cm3 弱膨脹土(I)將梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10扭至O刻度位置，如有必要向通用下制樣模具6、下傾斜截面制樣模具5、上傾斜截面制樣模具4、通用上制樣模具3內(nèi)側(cè)面涂脫模劑，將試樣推動(dòng)頂板置于通用下制樣模具6內(nèi)，向制樣器底座8 —次裝入通用下制樣模具6、下傾斜截面制樣模具5，通過模具固定支架與制樣器固定螺桿I連接并扭緊制樣器固定螺母2，形成內(nèi)徑39. Imm,頂面傾斜的圓筒形模具。(2)在裝好的制樣模具中填充土樣A并沖擊擊實(shí)，形成頂面水平的下部試樣主體，此時(shí)試樣的高度應(yīng)為土樣夾層以下土體高度的最大值，如圖8所示即45. 5_，其中土樣A為特定的土體，例如，過2mm篩、含水量20%、密度I. 8g/cm3的中膨脹土 ；(3)扭動(dòng)梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10，將制樣模具中的壓實(shí)土體頂出至土樣頂面與下傾斜截面制樣模具5傾斜截面的最高點(diǎn)平齊，沿下傾斜截面制樣模具5傾斜截面切削土體，形成帶下傾斜截面制樣模具5傾斜截面傾角的試樣，此例中傾斜角度即為30度，此步驟即實(shí)現(xiàn)了對(duì)夾層底面位置及傾角的控制。(4)松開制樣模具固定螺母2，裝入上傾斜截面制樣模具4和通用上制樣模具3，并在裝好的制樣模具中填充土樣B并沖擊擊實(shí)，此時(shí)試樣的頂面高度應(yīng)為計(jì)劃制作試樣從地面算起夾層高度的最大值，此處即為45. 5+10mm，其中土樣B為土體，例如，過2mm篩、含水量23%、密度I. 6g/cm3的強(qiáng)膨脹土。(5)扭動(dòng)梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10，使梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10向下移動(dòng)預(yù)期的夾層厚度，此處即10_，用沖擊裝置從頂口慢慢的人工將試樣向下壓至與試樣推動(dòng)頂板接觸，卸下上傾斜截面制樣模具4和通用上制樣模3，并固定通用下制樣模具6、下傾斜截面制樣模具5，此時(shí)試樣的頂面正好和下傾斜截面制樣模具5的頂面平齊，沿下傾斜截面制樣模具5頂面切削土體形成帶下傾斜截面制樣模具5傾斜截面傾角即30度的夾層，此時(shí)已完成試樣下部主體及夾層的試樣工作，至此，也完成了對(duì)夾層的厚度的控制。(6)松開制樣器螺桿頂端螺母2，裝入上傾斜截面制樣模具4和通用上制樣模具3，并在裝好的制樣模具中填充土樣C并沖擊擊實(shí)，使試樣的頂面正好達(dá)到試樣高度即80mm，形成最終試樣，土樣C可根據(jù)實(shí)際的需要選用與土樣A—樣或不同的土，本例中選用不同的，過2mm篩、含水量18%、密度I. 7g/cm3弱膨脹土。
( 7)扭動(dòng)試樣推動(dòng)螺桿10將試樣推出，完成制樣操作。實(shí)施例2 下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述含夾層的三軸試驗(yàn)試樣裝置，它由制樣模具固定螺桿I、制樣模具固定螺母2、上通用制樣模具3、上傾斜截面制樣模具4、下傾斜截面制樣模具5、下通用制樣模具6、模具固定支架7、制樣器底座8、試樣推動(dòng)桿固定基座9、梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10、試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺11、試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)12、試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手13、墊塊14、土樣A15、夾層土樣B16、土樣C17組成。
其特征在于制樣器底座7為有鋼板焊接的門形結(jié)構(gòu)，制樣器底座的頂板厚16mm，中央從上到下一次有直徑53. 1mm、厚5mm,直徑29. 1mm、厚Ilmm的同心圓形開口，此開口固定下通用制樣模具6同時(shí)也是梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10垂直運(yùn)動(dòng)的通道；在開口的下方由四顆螺絲同心固定有試樣推動(dòng)桿固定基座9，推動(dòng)桿固定基座9內(nèi)側(cè)有與梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10配套的5mm螺距螺紋，起到固定并約束梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10垂直運(yùn)動(dòng)的作用；開口的兩側(cè)各垂直固定有一根長215mm、直徑12mm的制樣模具固定螺桿I，制樣模具固定螺桿
I伸出制樣器底座8頂面200mm起到固定試樣模具的作用；在制樣器底座8正面左邊側(cè)板內(nèi)側(cè)固定有量程200_、精度為O. Imm的標(biāo)尺即試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺11起到量測(cè)梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10垂直運(yùn)動(dòng)距離的作用。梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10表面有5mm螺距梯形螺紋，由試樣推動(dòng)桿固定基座9內(nèi)側(cè)配套螺紋固定；試樣推動(dòng)桿測(cè)距裝置由固定在梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10底部的試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)12及固定在制樣器底座7的側(cè)板內(nèi)的試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺11組成，通過試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)12與試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺11的比較起到確定梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10垂直運(yùn)動(dòng)距離的作用；試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手13為固定在梯形牙試樣推動(dòng)螺桿10底端的雙柄可拆卸棘輪扳手。下通用制樣模具6為一內(nèi)徑39. 1mm、高82. 48壁厚7_的圓筒形模具通過制樣模具固定螺母2將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿I上；上通用制樣模具3與下通用制樣模具6僅高度略有不同為46mm ;上傾斜截面制樣模具4為內(nèi)徑39. 1_、壁厚7_，頂部截面垂直軸線，底部截面為特定傾角，兩端分別設(shè)內(nèi)凹止口，垂直截面止口為與上通用制樣模具3外凸止口的連接機(jī)構(gòu)，斜截面內(nèi)凹止口為與下傾斜截面制樣模具5斜截面外凸止口的連接機(jī)構(gòu)，在上傾斜截面制樣模具4通過制樣模具固定螺母2將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿I上，為試樣上部制樣沖擊壓實(shí)形成圓柱提供模具；下傾斜截面制樣模具5為內(nèi)徑39. 1mm、壁厚7mm頂部為特定傾角截面，底部為垂直軸線截面，該截面有內(nèi)凹止口，與下通用試樣模具6外凸止口連接固定、斜截面設(shè)外凸止口作為切削試樣的邊界同時(shí)作為與上傾斜截面制樣模具4通過制樣模具固定螺母2將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿I上，為試樣下部土體填筑沖擊壓實(shí)提供模具，同時(shí)為試樣夾層的切削提供斜截面。
權(quán)利要求
1.一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣方法，其步驟是 (1)將梯形牙試樣推動(dòng)螺桿扭至O刻度位置，向通用下制樣模具、下傾斜截面制樣模具、上傾斜截面制樣模具、通用上制樣模具內(nèi)側(cè)面涂脫模劑，將試樣推動(dòng)頂板置于通用下制樣模具內(nèi)，向制樣器底座一次裝入通用下制樣模具、下傾斜截面制樣模具，通過模具固定支架與制樣器固定螺桿連接并扭緊制樣器固定螺母，形成內(nèi)徑39. 1_，頂面傾斜并有高度的圓筒形模具； (2)在裝好的制樣模具中填充土樣A并沖擊擊實(shí)，形成頂面水平的下部試樣主體，此時(shí)試樣的高度為土樣夾層以下土體高度的最大值，其中土樣A為過2mm篩、含水量20%、密度I.8g/cm3的中膨脹土 ； (3)扭動(dòng)推動(dòng)桿，將制樣模具中的壓實(shí)土體頂出至土樣頂面與下傾斜截面制樣模具傾斜截面的點(diǎn)平齊，沿下傾斜截面制樣模具傾斜截面切削土體，形成帶下傾斜截面制樣模具傾斜截面傾角的試樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)夾層底面位置及傾角的控制； (4)松開制樣模具固定螺母，裝入上傾斜截面制樣模具和通用上制樣模具，并在裝好的制樣模具中填充土樣B并沖擊擊實(shí)，此時(shí)試樣的頂面高度為試樣夾層高度的最大值，其中土樣B為過2mm篩、含水量23%、密度I. 6g/cm3的強(qiáng)膨脹土 ； (5)扭動(dòng)頂桿，使試樣頂桿向下移動(dòng)預(yù)期的夾層厚度，用沖擊裝置從頂口的人工將試樣向下壓至與試樣推動(dòng)頂板接觸，卸下上傾斜截面制樣模具和通用上制樣模，并固定通用下制樣模具、下傾斜截面制樣模具，試樣的頂面正好和下傾斜截面制樣模具的頂面平齊，沿下傾斜截面制樣模具頂面切削土體形成形成帶下傾斜截面制樣模具傾斜截面傾角的夾層，已完成試樣下部主體及夾層的試樣工作，完成了對(duì)夾層的厚度的控制； (6)松開制樣器螺桿頂端螺母，裝入上傾斜截面制樣模具和通用上制樣模具，在裝好的制樣模具中填充土樣C并沖擊擊實(shí)，使試樣的頂面達(dá)到試樣高度即80_，完成試樣制備，其中土樣C根據(jù)實(shí)際選用與土樣A —樣或不同的土,過2mm篩、含水量18%、密度I. 7g/cm3的中膨脹土 ； (7)扭動(dòng)試樣推動(dòng)螺桿將試樣推出，完成制樣操作。
2.權(quán)利要求I所述的一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣裝置，它包括制樣模具固定螺桿(I)、上通用制樣模具(3)、上傾斜截面制樣模具(4)、下傾斜截面制樣模具(5)、模具固定支架(7)、制樣器底座(8)、試樣推動(dòng)桿固定基座(9)、梯形牙試樣推動(dòng)螺桿(10)，其特征在于制樣器底座(8)為有鋼板焊接的門形結(jié)構(gòu)，在開口的下方由四顆螺絲同心固定有試樣推動(dòng)桿固定基座(9)，推動(dòng)桿固定基座(9)內(nèi)側(cè)有與梯形牙試樣推動(dòng)螺桿(10)配套的螺距螺紋，固定梯形牙試樣推動(dòng)螺桿(10)，開口的兩側(cè)各垂直固定有制樣模具固定螺桿(1)，制樣模具固定螺桿(I)伸出制樣器底座(8 )頂面通過模具固定支架(7 )起到固定試樣模具，在制樣器底座(8)左邊側(cè)板內(nèi)側(cè)固定試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺(11)，梯形牙試樣推動(dòng)螺桿(10)表面有螺距梯形螺紋，試樣推動(dòng)桿固定基座(9)內(nèi)側(cè)配套螺紋固定，試樣推動(dòng)桿測(cè)距裝置由固定在梯形牙試樣推動(dòng)螺桿(10)底部的試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)(12)及固定在制樣器底座(8)的側(cè)板內(nèi)的試樣推動(dòng)桿定位標(biāo)尺(12)，試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手(13)固定在梯形牙試樣推動(dòng)螺桿(10)底端，下通用制樣模具(6)通過模具固定支架(7)和固定螺母(2)將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿(I)上，兩端分別設(shè)內(nèi)凹止口，垂直截面止口為與上通用制樣模具(3)外凸止口的連接機(jī)構(gòu)，斜截面內(nèi)凹止口為與下傾斜截面制樣模具(5)斜截面外凸止口的連接機(jī)構(gòu)，在上傾斜截面制樣模具(4)通過固定螺母(2)將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿(I)上，下傾斜截面制樣模具(5)為內(nèi)徑39. 1mm、壁厚7mm頂部為傾角截面，底部為垂直軸線截面，截面有內(nèi)凹止口，與下通用試樣模具(6)通過模具固定支架(7)和固定螺母(2)將模具固定在兩根制樣模具固定螺桿(I)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含夾層的三軸試驗(yàn)試樣裝置，所述的制樣器底座(8)的頂板厚16mm,中央從上到下一次有直徑53. 1mm、厚5mm,直徑29. 1mm、厚Ilmm的同心圓形開口，開口固定下通用制樣模具(6 )同時(shí)是梯形牙試樣推動(dòng)螺桿(10 )垂直運(yùn)動(dòng)的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含夾層的三軸試驗(yàn)試樣裝置，所述的制樣模具(4)為內(nèi)徑39. 1mm、壁厚7mm，頂部截面垂直軸線，底部截面為傾角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含夾層三軸試驗(yàn)試樣制樣方法及裝置。步驟是(1)將梯形牙試樣推動(dòng)螺桿扭至0刻度位置；(2)在裝好的制樣模具中填土樣A并沖擊擊實(shí)；(3)扭動(dòng)推動(dòng)桿；(4)松開制樣模具固定螺母；(5)扭動(dòng)頂桿，使試樣頂桿向下移動(dòng)預(yù)期的夾層厚度；(6)松開制樣器螺桿頂端螺母；(7)扭動(dòng)試樣推動(dòng)螺桿將試樣推出。試驗(yàn)裝置包括制樣器底座、試樣推動(dòng)螺桿、推動(dòng)桿測(cè)距裝置、推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手、制樣模具固定螺桿；上下通用制樣模具、上下傾斜截面制樣模具；梯形牙試樣推動(dòng)螺桿、試樣推動(dòng)桿測(cè)距裝置、試樣推動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)扳手。進(jìn)行不同材料的混合制樣，制作出含不同傾角夾層的三軸試樣，能控制夾層的厚度及夾層在整個(gè)試樣中的空間位置。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102866049SQ20121037695
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者羅紅明, 陸定杰, 陳善雄, 許錫昌 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所