[发明专利]一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机及其制样方法

说明书

本发明公开了一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机及其制样方法，制样模具固定于模具支撑板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，可多次将滑块、模具支撑板和制样模具整体从导轨上装卸，以分次往制样模具中装入各层土样。升降板与杠杆组件的推杆连接，杠杆组件的加力臂旋转实现冲头的升降，使冲头将制样模具中的各层土样压实至设定厚度，操作时只需人工将加力臂向下压即可。一次可压制多个试样，冲头的冲压深度通过定位架对加力臂不同高度的限位控制，定位架不同高度的限位可结合加力臂的尺寸和制样时的运动轨迹来计算确定。升降板运动时有立杆导向。具有能精确控制分层压样厚度和平整度、制样效率高且制模和脱模操作简单的优势。

技术领域

本发明涉及一种三轴压缩试验的制样设备，具体涉及一种扰动土三轴压缩试验的杠杆式制样机及其制样方法。

背景技术

三轴压缩试验是测定土的抗剪强度的一种试验方法，通常用3～4个土样，分别在不同的围压下施加轴向压力，进行剪切直至破坏。三轴压缩试验的突出优点是能较为严格地控制排水条件以及可以量测试样中的孔隙水压力变化，试样中的应力状态也比较明确。

根据规范要求，三轴压缩试验时，扰动土试样制备一般采用击实法，制样步骤与要求如下：

满足干密度和含水率要求的土样在击实筒内分若干层(粉土分3-5层，黏性土分5-8层)击实，每层土样质量相等，每层接触面应刨毛。击实最后一层，将击实筒内的试样两端整平，取出试样，称取质量，保证同一组试样的密度差值不得超过0.02g/cm³。

击实法制样时，存在以下缺点与不足：

1.一次只能制作一个试样，制样步骤繁琐，制样效率低，且制样人员的体力消耗较大；

2.每层土样可能会受力不均，导致试样的高度、平整度和密度均不易精确控制，难以满足规范要求；

3.制样时会产生刺耳的锤击声，产生的震动较大，造成严重的噪音污染。

4.刨毛设备为单根刨毛针，刨毛耗时较长，效率低下。

鉴于击实法制样的缺点，一些研究者对扰动土的三轴压缩试验制样方法和装置进行了改进，列举实例如下：

CN 107607385 A公开了一种用于三轴重塑土制样的真空试验装置，它采用真空抽吸固结软粘土，达到制作出均匀土样的目的，但过程繁琐，设备复杂且不能精确控制分层压样的厚度。

CN 202814770 U公开了一种用于三轴剪切试验的重塑土样制备装置，它采用沉降法固结土样，可得到含水量均匀的重塑样，但是静载固结土样的过程缓慢，制样效率不高。

CN 204008243 U公开了一种重塑土三轴压缩试验试样制备装置，它通过压板挤压制样，同时可以排出制样室内气体，挤压过程完成后拆除横板，取出上压板，得到试样。但是压样完成后需要拆除制样装置，才能取出试样，过程繁杂且效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能精确控制分层压样厚度、制样效率高且制模和脱模操作简单的杠杆式制样机及其制样方法。

本发明提供的这种扰动土三轴压缩试验用试样的杠杆式制样机，包括底板、直线导轨、模具支撑板、制样模具、立杆、升降板、冲头、定位架和杠杆组件；直线导轨的导轨固定于底板上，模具支撑板固定于直线导轨的滑块上，制样模具固定于模具支撑板上，立杆对称分置于底板上对应直线导轨的两侧，冲头连接于升降板的下侧，升降板可滑动的穿套于立杆上，冲头和制样模具的数量、位置对应，定位架沿竖向连接于底板上的同侧立杆之间；杠杆组件包括支座、加力臂和推杆，支座水平布置于升降板的上方对应定位架的对侧，通过竖向支撑件支撑于底板上，加力臂的下端铰接于支座上，加力臂的旋转角度通过定位架限定，推杆的上端可滑动的连接于加力臂上，推杆的下端连接于升降板上；加力臂的上端伸出于定位架外。