[发明专利]三向环刀土样切割仪

说明书

技术领域：

本发明涉及一种室内实验土样三向迅速切割的技术方法，特别可以控制土样体积，形状以及迅速切割，属于土样制备检测的创新技术。 

背景技术：

实验制备土样过程中，多为圆柱体，对其物化性质的分析多取边角部分进行实验，这样所获取的数据往往单一，即使多取几个做平均样品，但因其取样不具备代表性，不能十分准确的得到土样物化参数。 

目前国内外现有切割土样的方式主要为环刀、切土器，原状土分样器等，上述仪器多为固定尺寸和形状，浪费很多土样；同时如果多次实验，则需要重复制样，如此浪费大量人力物力和时间。 

发明内容：

为了最大限度的利用土样，同时更好的获取每一部分土样参数，本发明设计了一种专用的模具，形状分为鼓状和圆筒状，适宜原状样和压缩样，剪切样进行物化参数测试，具体模具参数可对照图纸根据实验需求自行制作。 

整个三向土样切割仪器主要由土样分离器，多功能环刀组和切割仪构成，实验装置(见图1、图2、图3)各部分功能说明如下： 

a.分离器顶盖：为圆形顶盖，顶盖上均布a1环形空隙和a2纵向空隙，方便g组环刀和h组环刀(见图2)插入； 

a1.环形空隙，自顶部圆心至外圈共计5个，将顶部圆盖6等分，每个空隙较相应环刀宽2～3mm，用于g组环刀插入(见图5和图6)，将土样切割成相应规格的柱状； 

a2.纵向空隙，过顶部圆心呈互相垂直的十字形，每个空隙较相应环刀宽2～3mm，用于h组环刀插入(见图5和图6)，将已切割成相应柱状的土样进一步切割成四份条状；同时每个纵向空隙末端附有连接环，用于和e型、f型侧壁相连(见图1)； 

b.支架轴，圆柱状金属杆，连接并支撑顶面和底面，用于固定支架； 

c.六棱柱型空隙，位于d底座下半部分，每边边长为a顶盖的半径一半，即1/2R，厚度为自底面到顶面底座厚度一半，即1/2D，用于固定土样分离器和切割仪(见图5和6) 

d.底座，圆饼状金属体，密度大，用于维持整个切割器的重心；同时与a对应含有四个连接环，用于和e型、f型侧壁相连(见图1)； 

e.鼓状外壁，由四个e1和a顶盖、d底座通过e3连接环形成： 

e1.鼓状侧壁，四角各有一个连接环e3，与主体支架a顶盖、d底座相连接，可以打开闭合以方便压缩过的土样进入和取出(见图4和图7)； 

e2.鼓状外壁横向空隙，沿鼓状外壁的高均匀分布有5个，将鼓状外壁分成等高的6部分，用于ie组环刀(见图2)插入，将已切割成条状的土样进一步切割成饼状； 

f.筒状外壁，由四个f1筒状侧壁和a顶盖、d底座通过f3连接环形成； 

f1.筒状侧壁，四角各有一个连接环f3，与主体支架a顶盖、d底座相连接，可以打开闭合以方便压缩过的土样进入和取出(见图4和图7) 

f2.筒状外壁横向空隙，沿筒状外壁的高均匀分布有5个，将鼓状外壁分成等高的6部分，用于if组环刀(见图2)插入，将已切割成条状的土样进一步切割成饼状； 

g.环向环刀组，为1/4圆柱面(两边外延5mm左右打薄，保证横向空隙为1/4圆面)状环刀，高度与c一致均为H，柱面上同样等高分布5个横向空隙，方便k组环刀插入；同时用于将土样切割成所需的柱状体，圆面半径依次为5/6R、4/6R、3/6R、2/6R、1/6R，对应a处5个空隙，每个半径有4个同样的环刀以构成圆柱面； 

h.纵向环刀组，长方形状环刀，为主要对应b处4个空隙，高度与c一致均为H，宽度依据所需保留的中心柱体程度分别有R、5/6R、4/6R、3/6R、2/6R、1/6R，每个宽度有4个环刀，以对土样进行4等分 

i.横向环刀组，分为鼓状横向环刀组ie和筒状横向环刀组if 

ie.鼓状横向环刀组，用于对eq鼓状土样进行最后一部切割(见图4)为饼状，依据所需的土样形状不同，圆面半径分别为R+x、5/6R+x、4/6R+x、3/6R+x、2/6R+x、1/6R+x，每个宽度有4*5＝20个，以对土样进行20等分； 

if.筒状横向环刀组，用于对gq筒状土样进行最后一步切割(见图5)为饼状，依据所需的土样形状不同，圆面半径分别为R、/6R、4/6R、3/6R、2/6R、1/6R，每个宽度有4*5＝20个，以对土样进行20等分； 

j.切割仪，由j1～j9构成，主要用于将已进入土样分割器的土样进行迅速的切割，在最短时间内得到最精确结果；