本發(fā)明涉及一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

空心圓柱扭剪儀作為室內(nèi)土工試驗(yàn)儀器中最為復(fù)雜、功能最為強(qiáng)大的儀器之一，在國內(nèi)外的使用已日漸增多，通常軟黏土空心圓柱試樣需要對試樣的外壁進(jìn)行切削，制成標(biāo)準(zhǔn)空心圓柱試樣。隨著針對軟黏土空心圓柱土樣開展的試驗(yàn)研究的不斷增加，如何穩(wěn)定和便捷的對軟黏土空心圓柱試樣的外壁進(jìn)行切削對縮短試驗(yàn)時(shí)間及保證試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)與可靠性具有重要意義。比如中國專利zl200710070117.7和zl201310251375.0分別發(fā)明了原狀軟黏土和重塑軟黏土空心圓柱試樣的制樣方法，且均存在試樣外壁需要進(jìn)行切削的二次處理過程，現(xiàn)存的軟黏土空心圓柱試樣的切削方法多為人工切削，切削過程中易造成土樣的擾動(dòng)，且較耗費(fèi)時(shí)間，試樣尺寸是否切削到位也需要依靠人為判斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置及其使用方法，解決了空心圓柱試樣的外壁切削問題。避免了人工切削時(shí)可能對空心圓柱試樣產(chǎn)生的擾動(dòng)和切削不到位，操作簡單，一次成型。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置，包括外部支架、螺旋桿、驅(qū)動(dòng)裝置、試樣固定裝置以及試樣切削裝置，其中，螺旋桿設(shè)置于外部支架內(nèi)，其底端旋轉(zhuǎn)支撐于底板，上端與驅(qū)動(dòng)裝置連接；所述試樣固定裝置連接在螺旋桿上并當(dāng)螺旋桿旋轉(zhuǎn)時(shí)可沿螺旋桿桿軸方向自上而下旋轉(zhuǎn)，所述試樣切削裝置設(shè)置于螺旋桿桿軸方向上，通過驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)螺旋桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)試樣自上而下的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)試樣經(jīng)過切削裝置時(shí)，切削裝置對試樣的外壁進(jìn)行切削。

所述外部支架包括頂板、底板以及連接在頂板與底板之間的支撐桿，所述支撐桿包括至少三根，至少三根支撐桿的底端與底板固定連接，頂板上設(shè)有供支撐桿插接的豎向軸孔以及與所述豎向軸孔垂直連通設(shè)置的第一橫向螺紋孔，支撐桿上端通過豎向軸孔與頂板連接后通過在第一橫向螺紋孔中連接緊固螺絲將支撐桿與頂板之間固定。

所述驅(qū)動(dòng)裝置包括：大號齒輪、小號齒輪以及旋轉(zhuǎn)控制桿，其中，所述頂板上設(shè)有空槽，所述大號齒輪和小號齒輪水平放置于空槽內(nèi)，所述的旋轉(zhuǎn)控制桿與小號齒輪固定連接，小號齒輪與大號齒輪相互嚙合，大號齒輪的底部中心設(shè)有多邊形孔槽，所述螺旋桿的上端設(shè)有多邊形桿段，頂板上位于大號齒輪多邊形孔槽底部設(shè)有與多邊形孔槽連通設(shè)置的豎向通孔，螺旋桿上端的多邊形桿段穿過豎向通孔后與大號齒輪底部的多邊形孔槽配合連接；螺旋桿的底端具有光滑半球形桿身，所述底板上表面設(shè)有供光滑半球形桿身插接的光滑圓槽。

所述試樣固定裝置包括底座、定位圓管、上部連接板以及固定板，其中底座的中心處固定連接所述定位圓管，所述上部連接板和固定板固定連接，并且上部連接板上設(shè)有連通所述固定板的環(huán)槽，所述固定板上設(shè)有與所述環(huán)槽垂直連通設(shè)置的第二橫向螺紋孔，定位圓管上端通過所述環(huán)槽與固定板連接后，通過在第二橫向螺紋孔中連接緊固螺絲將定位圓管與上部連接板之間固定；

所述試樣切削裝置包括帶刀口的切削鋼環(huán)，螺旋切削鋼刃以及切削鋼環(huán)固定桿，其中，所述帶刀口的切削鋼環(huán)外壁附有4道螺旋切削鋼刃，帶刀口的切削鋼環(huán)通過切削鋼環(huán)固定桿與外部支架固定連接。

所述上部連接板包括半圓形連接板分體i和半圓形連接板分體ii，半圓形連接板分體i和半圓形連接板分體ii之間通過螺絲緊固件連接合攏后形成所述上部連接板。

上述定位圓管的上端管壁的兩側(cè)對稱設(shè)置有供所述緊固螺絲穿過的連接孔。

所述連接孔為沿定位圓管軸向布置的長條形連接孔。

所述底座的上表面和上部連接板的下表面分別設(shè)有防滑紋路。

一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置的使用方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟s1、將外壁待切削的空心圓柱試樣安置在試樣固定裝置上并使空心圓柱試樣與試樣固定裝置相互固定；

步驟s2、將螺旋桿的頂部由試樣固定裝置的底部穿入，并旋轉(zhuǎn)穿出試樣固定裝置的螺紋孔后與驅(qū)動(dòng)裝置連接，在螺旋桿的底部抹上少量凡士林，旋轉(zhuǎn)支撐在底板；

步驟s3、緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)向下輕推試樣固定裝置，保證試樣的勻速旋轉(zhuǎn)下降切削；

步驟s4、當(dāng)完成切削后，將切削后試樣從試樣固定裝置上取出。

本發(fā)明一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置的有益效果是：

本發(fā)明一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置較好避免了人工切削時(shí)可能對空心圓柱試樣產(chǎn)生的擾動(dòng)和切削不到位，確保了試樣的完整性以及試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性與可靠性。

通過旋轉(zhuǎn)控制桿便可實(shí)現(xiàn)試樣外壁的切削，操作簡單，一次便可均勻切削成型，大大縮短了制成標(biāo)準(zhǔn)試樣所需的時(shí)間，有利于保證試樣土的原狀性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的頂板俯視圖；

圖2是本發(fā)明的螺旋桿的主視圖；

圖3是本發(fā)明的外部支架的主視圖；

圖4是圖3的俯視圖；

圖5是本發(fā)明的試樣固定裝置的底座及定位圓管連接側(cè)視圖；

圖6是本發(fā)明的試樣固定裝置的剖面圖；

圖7是圖5的俯視圖；

圖8是試樣固定裝置上部連接板的俯視圖；

圖9是本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。

圖中：1、頂板；2、大號齒輪；3、小號齒輪；4、旋轉(zhuǎn)控制桿；（5、21、23）緊固螺絲；6、第一橫向螺紋孔；7、螺旋桿；8、六邊形孔槽；9、光滑圓槽；10、底板；11、支撐桿；12、帶刀口的切削鋼環(huán)；13、螺旋切削鋼刃；14、切削鋼環(huán)固定桿；15、底座；16、底座上的防滑紋路；17、長條形連接孔；18、半圓形連接板分體i；19、半圓形連接板分體ii；20、上部連接板合攏螺孔；22、上部連接板連接螺孔；24、上部連接板底面上的防滑紋路；25、空心圓柱試樣。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。

如附圖1、2、3、4所示，一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置包括頂板1，大號齒輪2，小號齒輪3，旋轉(zhuǎn)控制桿4，第一橫向螺紋孔6，螺旋桿7，六邊形孔槽8，光滑圓槽9，底板10，支撐桿11，帶刀口的切削鋼環(huán)12，螺旋切削鋼刃13，切削鋼環(huán)固定桿14，底座15，長條形連接孔17，半圓形連接板分體i18，半圓形連接板分體ii19，上部連接板合攏螺孔20，上部連接板連接螺孔22，其中，空心圓柱試樣25通過試樣固定裝置進(jìn)行固定，并安置在切削裝置上，通過旋轉(zhuǎn)頂板1上的旋轉(zhuǎn)控制桿4即可實(shí)現(xiàn)空心圓柱試樣25自上而下的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)經(jīng)過帶刀口的切削鋼環(huán)12時(shí)即可實(shí)現(xiàn)對空心圓柱試樣25外壁的切削。

小號齒輪3與旋轉(zhuǎn)控制桿4直接連接，并與大號齒輪2咬合，安裝在頂板1內(nèi)。底板10與支撐桿11直接連接，所述的帶刀口的切削鋼環(huán)的內(nèi)徑按照標(biāo)準(zhǔn)試樣的尺寸設(shè)計(jì)，保證一次即可切削成型，帶刀口的切削鋼環(huán)12外壁附有4道螺旋切削鋼刃13，可保證外壁的快速穩(wěn)定切削。通過切削鋼環(huán)固定桿14固定在支撐桿11上。

半圓形連接板分體i18與半圓形連接板分體ii19合攏會(huì)形成與螺旋桿7相匹配的螺紋孔。

所述的螺旋桿由三部分構(gòu)成：光滑半球形桿身，對應(yīng)的插入光滑圓槽9中；中部螺紋桿身，用于控制試樣的升降；頂部六邊形桿身，對應(yīng)插入大號齒輪2底部的六邊形孔槽內(nèi)。螺旋桿7通過大號齒輪的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)在光滑圓槽9內(nèi)的原位旋轉(zhuǎn)。

所述的半圓形連接板分體i和半圓形連接板分體ii合攏后可形成的內(nèi)壁的螺紋孔與螺旋桿的螺紋相匹配，可實(shí)現(xiàn)試樣的螺旋下降。

長條形連接孔17可保證試樣高度有微小波動(dòng)時(shí)，底座與上部連接板也可以順利連接。

所述的旋轉(zhuǎn)控制桿與小號齒輪直接連接，大號齒輪與小號齒輪相咬合，以保證切削速率的穩(wěn)定。

一種軟黏土空心圓柱試樣的外壁切削裝置的使用方法，包括以下幾個(gè)步驟：

（1）將外壁待切削的空心圓柱試樣25安置在底座15上，通過參照定位圓管的位置，保證試樣基本位于底座中心位置。

（2）通過擰緊上部連接板上的合攏螺絲21實(shí)現(xiàn)半圓形連接板分體i18和半圓形連接板分體ii19的合攏，構(gòu)成上部連接板，將上部連接板沿著定位圓管口合攏，合攏時(shí)需輕輕安放上部連接板，減少對空心圓柱試樣25的擾動(dòng)，將上部連接板連接螺孔22與長條形連接孔17對齊，利用緊固螺絲23連接，實(shí)現(xiàn)空心圓柱試樣25的固定。

（3）將螺旋桿7的頂部由試樣固定裝置的底部穿入，并旋轉(zhuǎn)穿出上部連接板的螺紋孔，在螺旋桿7的底部抹上少量凡士林，垂直插入底板10的光滑圓槽9內(nèi)。

（4）將支撐桿對齊第一橫向螺紋孔插入，螺旋桿7的頂部對齊六邊形孔槽8插入，擰緊螺絲5，完成頂板1安裝。

（5）在帶刀口的切削鋼環(huán)12內(nèi)壁和刀口以及4道螺旋切削鋼刃13上均涂抹適量凡士林，一手緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)控制桿4，一手向下輕推試樣固定裝置，保證試樣的勻速旋轉(zhuǎn)下降切削。

（6）當(dāng)完成切削后，先松開控制平臺(tái)固定螺栓5，卸下頂板1，再松開緊固螺絲，將上部連接板拆卸開，接著取出螺旋桿7，最后將底座與切削后的空心圓柱試樣一起取出。