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原文传递一种侧插探针式三轴土样制样装置及方法

专利名称：	一种侧插探针式三轴土样制样装置及方法
摘要：	本发明公开了一种侧插探针式三轴土样制样装置及方法，包括试样顶帽、试样底座、对开模具和乳胶膜，乳胶膜顶部套装于顶帽凸台外部，乳胶膜底部套装于底座凸台外部，对开模具配合安装于乳胶膜外部，乳胶膜上开有耳环孔，对开模具上开有定位孔，对开模具的定位孔中安装有耳环，耳环由耳环部和筒体部组成，耳环部位于乳胶膜内侧，筒体部依次配合穿过耳环孔和定位孔，耳环内部安装探针传感器，探针传感器包括探针和线缆，探针置于乳胶膜的土样腔中，线缆置于耳环外部；试样顶帽开有与土样腔相连通的出水孔道，试样底座开有进水孔道。本发明可以完成预先植入探针传感器的三轴土样制备，用于测定土样内部的应力、温度、水分、声学或应力波等特征参数。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国科学院武汉岩土力学研究所
发明人：	王勇;杨志勇;孔令伟;徐国方;王艳丽;韩珠峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910477997.2
公开号：	CN110132701A
代理机构：	武汉宇晨专利事务所
代理人：	余晓雪
分类号：	G01N1/36(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	430071 湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号
主权项：	1.一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：包括试样顶帽（1）、试样底座（7）、对开模具（13）和乳胶膜（10），所述试样顶帽（1）底部具有顶帽凸台（11），所述试样底座（7）顶部具有底座凸台（71），所述乳胶膜（10）顶部套装于顶帽凸台（11）外部，所述乳胶膜（10）底部套装于底座凸台（71）外部，所述乳胶膜（10）内部具有土样腔；所述对开模具（13）由两个半模组合而成，所述对开模具（13）配合安装于乳胶膜（10）外部，所述乳胶膜（10）上开有若干个耳环孔，所述对开模具（13）上开有与耳环孔相配合的定位孔（4），所述对开模具（13）的定位孔（4）中安装有耳环（6），所述耳环（6）由耳环部（62）和筒体部（61）组成，所述耳环部（62）内部具有筒腔A，所述筒体部（61）内部具有与筒腔A相连通的筒腔B，所述耳环部（62）的外径大于筒体部（61）的外径，所述耳环部（62）位于乳胶膜（10）内侧，所述筒体部（61）依次配合穿过乳胶膜（10）的耳环孔和对开模具（13）上的定位孔（4），所述耳环（6）内部安装有探针传感器（2），所述探针传感器（2）包括探针和与探针连接的线缆（3），所述探针传感器（2）的探针置于乳胶膜（10）的土样腔中，所述线缆（3）置于耳环（6）外部；所述试样顶帽（1）开有与土样腔相连通的出水孔道（8），所述试样底座（7）开有与土样腔相连通的进水孔道（14）。 2.按照权利要求1所述的一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：所述乳胶膜（10）顶部通过橡胶密封圈C（52）紧密锁紧于顶帽凸台（11）外部，所述乳胶膜（10）底部通过橡胶密封圈B（51）紧密锁紧于底座凸台（71）外部。 3.按照权利要求1所述的一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：还包括插销组件（15），所述插销组件（15）由连接板和固定于连接板底部的两个插销（151）组成，所述对开模具（13）的半模两侧对应开有与插销（151）相配合的插销孔（12），所述对开模具（13）的两个半模对应接触侧通过插销（151）连接锁定。 4.按照权利要求1所述的一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：所述乳胶膜（10）上开有上下两个耳环孔，所述对开模具（13）上开有上下两个定位孔（4），两个定位孔（4）与两个耳环孔一一对应，两个定位孔（4）中分别对应安装一个耳环（6）。 5.按照权利要求1或4所述的一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：所述对开模具（13）的定位孔（4）中密封安装有橡胶密封圈A（5），所述橡胶密封圈A（5）紧密包裹于筒体部（61）外侧壁上。 6.按照权利要求5所述的一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：所述橡胶密封圈A（5）、橡胶密封圈B（51）、橡胶密封圈C（52）均为○形橡胶圈。 7.按照权利要求1或4所述的一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：所述耳环（6）由橡胶材料制造而成。 8.按照权利要求1所述的一种侧插探针式三轴土样制样装置，其特征在于：所述乳胶膜（10）的土样腔中装有土样（9）。 9.一种侧插探针式三轴土样制样方法，包括权利要求1～8任一项的制样装置，其特征在于：其方法步骤如下： 1）、首先清理制样桌面，检查制样装置的所有探针传感器（2）是否干净整洁且完好无损； 2）、预先在乳胶膜（10）上开有上下两个与耳环（6）的筒体部（61）外径相配合的耳环孔，根据预制样品的干密度、孔隙比指标计算并称取所需重量的土样（9），并分成若干等份； 3）、将制样装置的试样底座（7）水平置于制样桌面上，并在试样底座（7）的底座凸台（71）上表面放置一张滤纸，将乳胶膜（10）下端套在试样底座（7）的底座凸台（71）外侧壁上，并用橡胶密封圈B（51）环向扎紧于底座凸台（71）上，将对开模具（13）的两个半模配合安装于乳胶膜（10）外部以使对开模具（13）底部内壁压紧底座凸台（71）外的橡胶密封圈B（51），同时保证对开模具（13）上的定位孔（4）与乳胶膜（10）上的耳环孔一一对应；将耳环（6）的筒体部（61）穿过乳胶膜（10）的耳环孔和对开模具（13）的定位孔（4），耳环（6）的耳环部（62）紧密贴合于乳胶膜（10）内壁，并用橡胶密封圈A（5）压紧乳胶膜（10）外壁使乳胶膜（10）密封套装于耳环（6）的筒体部（61）根部外壁上，同时使耳环（6）整体将乳胶膜（10）紧密贴合在对开模具（13）的内壁面上；然后，将插销组件（15）的插销（151）对应插入对开模具（13）上的插销孔（12）中以连接锁紧对开模具（13）； 4）、将步骤2）中的第一份土样（9）采用砂雨法经漏斗落入乳胶膜（10）内，将土样（9）表面刮平，采用橡皮锤敲击对开模具（13）外侧壁以使土样（9）沉降，直至土样（9）上表面与对开模具（13）最下部的定位孔（4）的圆心处于同一高度； 5）、取一个探针传感器（2），在探针传感器（2）外侧面涂抹一层凡士林，将探针传感器（2）安装于下部耳环（6）中，调整探针传感器（2）的探针位置并使探针传感器（2）的探针置于土样（9）的中心位置，以使得探针传感器（2）的探针与土样（9）紧密接触，然后刮毛土样（9）的上表面； 6）、继续取步骤2）中的等份土样（9）经漏斗落入乳胶膜（10）内，将土样（9）表面刮平，采用橡皮锤敲击对开模具（13）外侧壁以使土样（9）沉降，直至土样（9）上表面与对开模具（13）上一层的定位孔（4）的圆心处于同一高度；再取一个探针传感器（2），在探针传感器（2）外侧面涂抹一层凡士林，将探针传感器（2）安装于上部耳环（6）中，调整探针传感器（2）的探针位置并使探针传感器（2）的探针置于土样（9）的中心位置，以使得探针传感器（2）的探针与土样（9）紧密接触，然后刮毛土样（9）的上表面； 7）、向乳胶膜（10）中继续添加土样（9），直至将对开模具（13）侧壁上的所有探针传感器（2）的探针全部置于土样（9）的中心位置，使得探针传感器（2）的探针与土样（9）紧密接触，然后刮毛土样（9）的上表面；往乳胶膜（10）中继续添加土样（9）和敲击对开模具（13）外侧壁使土样（9）沉降，直至土样（9）达到预定高度位置； 8）、将乳胶膜（10）顶部向下翻并套在对开模具（13）顶端，在土样（9）顶面放一张滤纸，然后安装试样顶帽（1），再将乳胶膜（10）向上翻并套在试样顶帽（1）的顶帽凸台（11）外侧壁上，并用一个橡胶密封圈C（52）扎紧乳胶膜（10），至此装样完毕，所有探针传感器（2）得以精确地埋入到沿土样（9）高度的预设位置，从而获得侧插探针的三轴土样； 9）、将两个插销组件（15）拔出，轻轻敲开并取走对开膜具（13）的两个半模，制样完成，可以开展后续的三轴试验。
所属类别：	发明专利