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原文传递旋压式粗粒土三轴实验制样器及制样方法

专利名称：	旋压式粗粒土三轴实验制样器及制样方法
摘要：	本发明涉及岩土工程学科的土力学性能测试的实验设备领域，具体为一种旋压式粗粒土三轴实验制样器及制样方法。一种旋压式粗粒土三轴实验制样器，包括底座、反力架、橡皮膜、制样筒、旋压装置、透水板、试样帽；所述底座包含上、中、下三层不同直径的圆柱形凸台，所述反力架包含环形底板、刚性反力柱、反力盖板。一种利用所述制样器的制样方法，包括：在底座扎好橡皮膜；将环形底板套装在上层凸台外围；安装制样筒；备好土料；逐层装填土料并压实；取出土样。该方法在不破坏粗粒土结构性的前提下，能够在短时间内制取三轴压缩试验测试使用的粗粒土试样，装置结构简单，使用方便，能够精准控制分层、控制粗粒土总密度，制样均匀且经济实用。
专利类型：	发明专利
申请人：	石河子大学
发明人：	杨丰春;刘洪光;古一栋;魏峥嵘;李智杰;蔡蕊;吴亚中;李冰雪;贾飞飞
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T05:00:00+0805
申请号：	CN202010033265.7
公开号：	CN111103185A
代理机构：	乌鲁木齐合纵专利商标事务所
代理人：	朱永慧;汤洁
分类号：	G01N1/36;G01N1/28;G;G01;G01N;G01N1;G01N1/36;G01N1/28
申请人地址：	832000 新疆维吾尔自治区石河子市北四路221号
主权项：	1.一种旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于主要包括底座、反力架、橡皮膜、制样筒、旋压装置、透水板、试样帽；所述底座包含上、中、下三层不同直径的圆柱形凸台，所述反力架包含环形底板、刚性反力柱、反力盖板，所述刚性反力柱下端固定于环形底板上，所述反力盖板上设有圆孔，所述刚性反力柱上端设有螺纹，刚性反力柱上端穿过反力盖板上的圆孔，与反力盖板利用螺母固定位置，所述反力盖板中部设有中心螺孔；所述环形底板设有中心穿孔，所述环形底板套在底座的上层凸台上，与底座下层凸台通过长杆螺栓连接；所述制样筒为筒状体，由三片圆弧状刚性模板组合而成，每片所述圆弧状刚性模板的一个侧端上设有凸形卡槽，另一侧端设有相适配的凹形卡槽，三片所述圆弧状刚性模板首尾相接组合在一起形成筒状体，通过上述卡槽相互嵌合，每片所述圆弧状刚性模板上还设有螺杆卡片，相邻的两片所述圆弧状刚性模板上的螺杆卡片位置相对应，每个螺杆卡片设有紧固孔，并且通过紧固螺栓固定相邻的圆弧状刚性模板；所述旋压装置包含旋压杆、手柄、推头圆饼，所述手柄固定于旋压杆的上端，所述推头圆饼固定于旋压杆的下端，所述旋压杆上设有螺纹，从所述反力盖板的中心螺孔中穿过且与反力盖板螺纹连接，所述旋压杆上还设有刻度线，所述推头圆饼的直径与制样筒的内径相适配，所述推头圆饼可从所述制样筒上方插入且上下运动；所述橡皮膜设于底座的上层凸台外壁一周且向上延伸，所述制样筒下部套在上层凸台外围的橡皮膜的外壁一周，且使得橡皮膜贴近所述制样筒内壁，所述反力架的环形底板套设于所述制样筒下部的外壁；所述制样筒内径，与套在上层凸台外围的橡皮膜外径相适配，制样筒的外径，与所述环形底板的内径相适配；所述透水板设有透水孔，位于所述制样筒内部且在上层凸台上，其直径大小与上层凸台的直径大小相适配；所述试样帽的结构包含塞顶、塞柱，所述塞柱的直径与制样筒的内径相适配，所述塞柱从所述制样筒上端口可塞入。 2.如权利要求1所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于所述旋压杆上刻的刻度线为6条，最高刻度线的位置在于：当旋压杆的最高刻度线与所述反力盖板的中心螺孔的上边缘重合时，所述推头圆饼的下表面至透水板顶面的距离等于预制土样的高度的1/6；最低刻度线的位置在于：当旋压杆的最低刻度线与所述反力盖板的中心螺孔的上边缘重合时，所述推头圆饼的下表面至透水板顶面的距离等于预制土样的高度；其他刻度线的位置为最高刻度线与最低刻度线之间的五等分线。 3.如权利要求1或2所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于所述刚性反力柱为四根，所述刚性反力柱顶部均设有螺纹，四根刚性反力柱通过螺母与反力盖板固定，且可在螺纹可调范围内，将反力盖板固定于一个水平面上。 4.如权利要求1或2所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于组合成所述制样筒的三片式圆弧状钢性模板，其中每片圆弧状刚性模板对应圆心角为120度，相邻的圆弧状钢性模板接缝外侧，且在制样筒高度2/3处设置螺杆卡片，通过手动拧紧紧固螺栓来固定螺杆卡片的相对位置。 5.如权利要求3所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于组合成所述制样筒的三片式圆弧状钢性模板，其中每片圆弧状刚性模板对应圆心角为120度，相邻的圆弧状钢性模板接缝外侧，且在制样筒高度2/3处设置螺杆卡片，通过手动拧紧紧固螺栓来固定螺杆卡片的相对位置。 6.如权利要求1或2所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于所述橡胶膜的高度大于所述制样筒的高度。 7.如权利要求5所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于所述橡胶膜的高度大于所述制样筒的高度。 8.如权利要求1或2所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于所述制样筒内径为206mm，制样筒高度为550mm；橡胶膜厚度为3mm，高度为580mm；旋压杆长度为760mm；圆形推头圆饼厚度为10mm，直径为200mm。 9.如权利要求7所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器，其特征在于所述制样筒内径为206mm，制样筒高度为550mm；橡胶膜厚度为3mm，高度为580mm；旋压杆长度为760mm；圆形推头圆饼厚度为10mm，直径为200mm。 10.一种利用权利要求1或2所述的旋压式粗粒土三轴实验制样器的制样方法，其特征在于主要包括如下操作步骤：（1）在底座的上层凸台外壁套入并扎好橡皮膜，保证橡皮模底部拉至上层凸台的底部且贴紧上层凸台外壁；（2）将固接有四根反力柱的环形底板，套装在底座的上层凸台外围，旋转对准下方底座下层凸台的螺孔，并插入螺栓；（3）安装制样筒:将三片圆弧状钢性模板，依次放入环形底板中心穿孔内侧与橡皮膜外侧间的空隙,固定三片圆弧状钢性模板的相对位置，在制样筒接缝外侧的螺杆卡片的紧固孔内，手动插入紧固螺栓，箍紧制样筒；将橡皮膜顶部高出制样筒的长度外翻在制样筒外侧筒壁，并使橡皮膜顺直和紧贴制样筒内壁；（4）再次对准反力架环形底板与下层凸台的螺孔，并拧紧长杆螺栓；将旋压杆穿过反力盖板的中心螺孔，用螺母将反力盖板固定在一个水平面上，将旋压杆旋转至推头圆饼高出制样筒顶部的位置；（5）备好土料：根据试验要求的干密度、含水率及试样尺寸计算并称取试验所需的土料，再将备好的土料按要求装填的层数，分成6等份；应防止粗细颗粒分离，保证土料的均匀性；（6）在制样筒的底部，放入透水板，再装入第1层粗粒土土料，拂平表面，旋转旋压杆手柄，使下部推头圆饼压实粗粒土，直到旋压杆上的最高刻度线与中心螺孔的上边缘重合，使土样达到预计高度后，然后反向旋转手柄，驱动推头圆饼退出制样筒；再以同样方法填入第2层土样，如此重复操作，直至装完最后一层土料，整平土样表面；（7）土样的上部扣紧试样帽，土样的下部有透水板，将橡皮膜下部多出部分，翻至透水板的下端，扎紧橡皮膜；（8）针对粘性土样可直接拆制样筒；针对不能直立的无黏聚性粗粒土土样，从土样顶部抽气，使土样在30KPa负压下直立，再依次拆卸制样筒、反力架环形底板及连接螺栓；至此粗粒土土样制样完毕，供三轴压缩试验备用。
所属类别：	发明专利