一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，其特征在于，包括容土裝置、壓力傳遞裝置和施力裝置，所述施力裝置包括底座、支撐桿、帶中心孔的圓環形頂板、固定螺絲、升降立柱、小油缸、杠桿手柄；述底座水平設置，底座上設有帶杠桿手柄的小油缸，支撐桿兩端分別與底座和帶中心孔的圓環形頂板固定連接；升降立柱通過帶杠桿手柄的小油缸控制升降立柱的升降；所述容土裝置設置在施力裝置的升降立柱的頂部，所述容土裝置的頂部設有壓力傳遞裝置，該壓力傳遞裝置包括上段下壓裝置和可拆卸的下段下壓裝置，該下段下壓裝置與土樣接觸。本實用新型能夠以簡便而又精確地制作小型室內土工實驗樣品，同時能夠方便完整地取出樣品。
【專利說明】
一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于土工實驗技術領域，特別是涉及一種用于簡便土工樣品制備的裝 置。
【背景技術】
[0002] 土是工程建設中必不可少的建筑材料，土的分類與性質關系著各種工程質量;土 工試驗是土的分類與性質驗證的重要手段和方法。室內試驗可以獲取土樣的各種物理、力 學參數。為工程設計或數值計算提供依據.室內實驗時必須選用合適的樣品進行測試，對同 一土質在其它條件不變的情況下微小的改變實驗條件，可能會導致截然不同的結果。樣品 的均勻性是最重要的也是最基本的條件之一，而由于制樣過程受到各種不同因素的影響， 即使初始密度與初始含水量相同，所制得的樣品仍然在各項參數上各不相同，具有很大的 隨機性與偶然性.從細觀上講，樣品均勻與否，直接關系到樣品內部顆粒及水分等是否均勻 分布，樣品含有的初始損傷的大小，從而是否能減少對后續試驗研究的干擾。中國專利申請 201520963455.3公開的一種土力學試驗用擊實圓筒，它雖然能夠有效避免因土顆粒進入擊 實筒與護筒的結合部而引起的卡殼，還可有效解決護筒在擊打過程中變歪的問題并且擊實 后護筒易拔出，但還存在以下不足:一是人工因素的干擾，不同的人操作，由于個人間的差 異造成實驗誤差;二是擊實過程可能存在受力不均，影響實驗結果;三是制樣過程中不能精 密控制土工樣品的密度。
[0003] 綜上所述，探索一種集性能可靠、精度高、數據量充足、使用簡便和成本可控等為 一體的新型小型土工試驗樣品制備的裝置，是一項緊迫的任務。

【發明內容】

[0004] 本實用新型的目的是為克服現有技術所存在的不足而提供一種用于小型土工試 驗樣品制備的裝置，本實用新型能夠以簡便而又精確地制作小型室內土工實驗樣品，同時 能夠方便完整地取出樣品。
[0005] 根據本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，其特征在于，包 括容土裝置、壓力傳遞裝置和施力裝置，所述施力裝置包括底座、支撐桿、帶中心孔的圓環 形頂板、固定螺絲、升降立柱、小油缸、杠桿手柄;所述底座水平設置，底座上設有帶杠桿手 柄的小油缸，支撐桿兩端分別與底座和帶中心孔的圓環形頂板通過固定螺絲固定連接;升 降立柱通過帶杠桿手柄的小油缸控制升降立柱的升降，該升降立柱上設有顯示升降距離的 標識;所述容土裝置設置在施力裝置的升降立柱的頂部，所述容土裝置的頂部設有壓力傳 遞裝置，該壓力傳遞裝置包括上段下壓裝置和可拆卸的下段下壓裝置，該下段下壓裝置與 土樣接觸。
[0006] 本實用新型的實現原理是：首先稱量所需土體的土樣，裝填土樣于容土裝置的圓 筒形容器中，再將壓力傳遞裝置與容土裝置內徑相等的一端放在容土裝置上，容土裝置的 另一端與施力裝置頂板相抵，若需要調節高度可以通過在容土裝置底面事先加入小墊塊； 通過搖動施力裝置的杠桿手柄使升降立柱上升，連動圓環形頂板上的壓力傳遞裝置向器容 土裝置施加壓力，將圓筒形容器中土樣壓縮，直到所需要的尺寸;再將容土裝置反置，底面 的半圓柱卡在圓環形頂板，搖動杠桿手柄，使升降立柱上升，將容土裝置內的土樣頂出。
[0007] 本實用新型與現有技術相比其顯著優點在于：
[0008] 一是本實用新型能夠簡便而又精確地制備室內小型土工實驗樣品，同時能夠方便 完整地取出樣品。
[0009] 二是本實用新型通過施力裝置控制施力大小，與傳統土工實驗樣品制作工具相 比，土樣受力的更加均勻，且可以通過高度精確控制樣品的密度，受人為因素的干擾很少； 同時，取樣更加方便，減少取樣損壞的概率。
[0010] 三是本實用新型提出的用于小型土工試驗樣品制備的裝置操作簡便、快速、精確、 可靠，既節約了大量的人力成本，又節約了時間成本。適用于替代本領域的現有產品。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置的結構示意圖。
[0012] 圖2是本實用新型提出的單個圓筒形容器的結構示意圖。
[0013] 圖3是本實用新型提出的單個小墊塊的結構示意圖。
[0014] 圖4是本實用新型提出的施力裝置的結構示意圖。
[0015]圖5是本實用新型提出的壓力傳遞裝置的結構示意圖。
[0016] 圖6是本實用新型提出的壓力傳遞裝置的上段下壓裝置的結構示意圖。
[0017] 圖7是本實用新型提出的壓力傳遞裝置的下段下壓裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細描述。
[0019] 結合圖1-7,本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，包括容土 裝置、壓力傳遞裝置和施力裝置，所述施力裝置包括底座(7)、支撐桿(3)、帶中心孔的圓環 形頂板(2)、固定螺絲（1)、升降立柱(6)、小油缸（10)、杠桿手柄（11);述底座(7)水平設置， 底座(7)上設有帶杠桿手柄（11)的小油缸（10 )，支撐桿(3)兩端分別與底座(7)和帶中心孔 的圓環形頂板(2)通過固定螺絲（1)固定連接;升降立柱(6)通過帶杠桿手柄（11)的小油缸 (10)控制升降立柱(6)的升降，該升降立柱(6)上設有顯示升降距離的標識;所述容土裝置 設置在施力裝置的升降立柱(6)的頂部，所述容土裝置的頂部設有壓力傳遞裝置，該壓力傳 遞裝置包括上段下壓裝置(4)和可拆卸的下段下壓裝置(9)，該下段下壓裝置(9)與土樣接 觸。
[0020] 本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置的進一步優選方案是：
[0021] 所述壓力傳遞裝置的上段下壓裝置(4)和可拆卸的下段下壓裝置(9)為直徑不相 等的圓柱體，所述下段下壓裝置(9)的直徑與容土裝置中的土樣的直徑相等。
[0022]所述容土裝置包括圓筒形容器(5)和小墊塊(8)，該小墊塊(8)設置在容器(5)的下 部;所述圓筒形容器(5)為無頂面和無底面的圓柱形容器，在該圓筒形容器(5)的底部和升 降立柱(6)的頂部設置有4個與該圓筒形容器(5)底部的截面齊平的半圓形立柱。
[0023]所述小墊塊(8)為圓柱形鐵礦，小墊塊(8)的直徑與圓筒形容器(5)的內徑相等，小 墊塊(8)的高度為l-2cm〇
[0024]所述圓筒形容器(5)的材質為不銹鋼。
[0025]實施例1。本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置的主要部件 設計參數和要求進一步公開如下：
[0026] 本實用新型所述的圓筒形容器(5)為不銹鋼，內徑為39.1mm,外徑為49.1mm，半圓 柱長度為20mm;小墊塊(8)直徑39.1mm，高度為20mm;
[0027] 壓力傳遞裝置長度為150mm，上段下壓裝置(4)的直徑為60mm，可拆卸的下段下壓 裝置(9)的直徑39 .lmm;
[0028] 升降立柱(6)的量程為200mm、精度0.1mm。
[0029] 帶中心孔的圓環形頂板的外徑為150mm、中心孔的內徑為50mm。
[0030] 實施例2。本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置的測量方法， 包括如下基本步驟：
[0031] 步驟1，組裝測試裝置:先將底座(7)水平放置，將支撐桿(3)固定在底座(7)上;將 容土裝置的圓筒形容器(5)放置在底座(6)上部的升降立柱(6)上，再將所需要的小墊塊(8) 放在圓筒形容器(5)的底部;最后將帶中心孔的圓環形頂板(2)與支撐桿(3)用螺絲（1)固定 連接;選用與所壓土樣直徑相等的可拆卸的下段下壓裝置(9)，再與上段下壓裝置(4)連接， 將杠桿手柄(11)與小油缸(1 〇)固定連接；
[0032] 步驟2,檢查測試裝置狀態：底盤(7)保持水平;壓力傳遞裝置中的上段下壓裝置 (4)和可拆卸的下段下壓裝置(9)之間穩固連接;支撐桿(3)與帶中心孔的圓環形頂板(2)可 靠連接;杠桿手柄(11)和小油缸(10)穩固連接;升降立柱(6)工作正常；
[0033] 步驟3,設置測試土樣與檢測裝置:把所述圓筒形容器（5)內壁以及壓力傳遞裝置 的下段下壓裝置(9)均勻地涂上凡士林，把圓筒形容器(5)放置在升降立柱(6)上，再將稱量 后的測試土樣填入圓筒形容器(5)內，若需要調節高度可事先在圓筒形容器(5)底部放入相 應數量的小墊塊;將壓力傳遞裝置的下段下壓裝置(9)的端面朝下與容土裝置中的測試土 樣接觸，該下段下壓裝置(9)的端面直徑與容土裝置的圓筒形容器(5)的內徑尺寸形成緊配 合；
[0034] 步驟4,壓縮土樣:搖動杠桿手柄（11)，升降平臺（6)上升，壓力傳遞裝置的上段下 壓裝置(4)與帶中心孔的圓環形頂板(2)接觸，繼續搖動杠桿手柄（11)，因上段下壓裝置(4) 直徑大于圓環形頂板(2)的中心孔的內徑，上段下壓裝置(4)被抵在圓環形頂板(2)下面，土 樣開始壓縮直至所需的狀態;控制密度的方法:制取密度為P的土樣，稱取質量為m的原始土 為土樣，放入圓筒形容器(5)內，將搖動杠桿手柄（11)，升降立柱(6)上升直到壓力傳遞裝置 的上段下壓裝置(4)正好抵在圓環形頂板(2)上，此時的升降立柱的讀數為a，繼續搖動杠桿 手柄（11)，升降立柱(6)繼續上升，
·當升降立柱 (6)的讀數為b時，則停止搖動杠桿手柄(11 )，此時土樣的密度，則為P;
[0035]步驟5,取樣:下降升降立柱(6)，將容土裝置連同壓力傳遞裝置倒置，此時，壓力傳 遞裝置的上段下壓裝置(4)與升降立柱(6)接觸，將容土裝置中的土樣與圓環形頂板(2)上 的空心圓對準，搖動杠桿手柄（11)升降立柱(6)上升，當容土裝置底部的四個半圓柱與圓環 形頂板(2)接觸時，由于四個半圓柱使容土裝置底面的直徑大于圓環形頂板(2)空心圓的直 徑，容土裝置被卡在圓環形頂板(2)下面，而圓筒形容器(5)中的土樣從圓環形頂板(2)中間 的空心圓中被擠出。
[0036]實施例3。本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置的測量方法 的評價方法，包括如下基本評價內容：
[0037] 評價1，準確度:誤差為28-30分的，壓縮后用尺測量誤差誤差為25-27分的， 壓縮后用尺測量誤差<2mm;誤差為18-24分的，壓縮后用尺測量誤差<5mm;不合格的，壓縮 后用尺測量誤差> 5mm;
[0038] 評價2，定位準確性:誤差為28-30分的，離散程度幾乎沒有；誤差為25-27分的，離 散程度較小;誤差為18-24分的，離散程度小;不合格的，離散程度較大；
[0039] 評價3，精度:誤差為19-20分的，測量最小單位彡0.1mm;誤差為17-18分的，測量小 單位<0.5mm;誤差為12-16分的，測量最小單位< 1mm;不合格的，測量最小單位> 1mm;
[0040] 評價4，土樣完整性:誤差為19-20分的，土樣質量損失率<0.01 % ;誤差為17-18分 的，土樣質量損失率<0.05%;誤差為12-16的，土樣質量損失率<1%;不合格的，土樣質量 損失率〉1 % ;
[0041] 根據以上基本評價內容進行綜合打分并得到分數總和，若：
[0042] 1、分數在95-100分之間，則該方法或技術方案適用于工程；
[0043] 2、分數在90-95分之間，則該方法或技術方案需要部分修改；
[0044] 3、分數在80-90分之間，則該方法或技術方案需要修改原理；
[0045] 4、分數低于80分，則該方法或技術方案不適用。
[0046] 本實用新型的【具體實施方式】中凡未涉到的說明屬于本領域的公知技術，可參考公 知技術加以實施。
[0047] 本實用新型經反復試驗驗證，取得了滿意的試用效果。
[0048]以上【具體實施方式】及實施例是對本實用新型提出的一種用于小型土工試驗樣品 制備的裝置技術思想的具體支持，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用 新型提出的技術思想，在本技術方案基礎上所做的任何等同變化或等效的改動，均仍屬于 本實用新型技術方案保護的范圍。
【主權項】
1. 一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，其特征在于，包括容土裝置、壓力傳遞裝置 和施力裝置，所述施力裝置包括底座(7)、支撐桿(3)、帶中心孔的圓環形頂板(2)、固定螺絲 (1)、升降立柱(6)、小油缸(10)、杠桿手柄（11);述底座(7)水平設置，底座(7)上設有帶杠桿 手柄（11)的小油缸（10)，支撐桿(3)兩端分別與底座(7)和帶中心孔的圓環形頂板(2)通過 固定螺絲（1)固定連接;升降立柱(6)通過帶杠桿手柄（11)的小油缸（10)控制升降立柱(6) 的升降，該升降立柱(6)上設有顯示升降距離的標識;所述容土裝置設置在施力裝置的升降 立柱(6)的頂部，所述容土裝置的頂部設有壓力傳遞裝置，該壓力傳遞裝置包括上段下壓裝 置(4)和可拆卸的下段下壓裝置(9)，該下段下壓裝置(9)與土樣接觸。2. 根據權利要求1所述的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，其特征在于，所述壓 力傳遞裝置的上段下壓裝置(4)和可拆卸的下段下壓裝置(9)為直徑不相等的圓柱體，所述 下段下壓裝置(9)的直徑與容土裝置中的土樣的直徑相等。3. 根據權利要求2所述的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，其特征在于，所述容 土裝置包括容器(5)和小墊塊(8)，該小墊塊(8)設置在容器(5)的下部;所述容器(5)為無頂 面和無底面的圓柱形容器，在該容器(5)的底部和升降立柱(6)的頂部設置有4個與該容器 (5)底部的截面齊平的半圓形立柱。4. 根據權利要求3所述的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，其特征在于，所述小 墊塊(8)為圓柱形鐵礦，小墊塊（8)的直徑與容器（5)的內徑相等，小墊塊(8)的高度為1 -2cm〇5. 根據權利要求4所述的一種用于小型土工試驗樣品制備的裝置，其特征在于，所述容 器(5)的材質為不銹鋼。
【文檔編號】G01N1/28GK205642966SQ201620475629
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】劉瑾, 馮巧, 汪勇, 亓孝輝, 張達, 王芊, 魏繼紅, 錢衛
【申請人】河海大學