[发明专利]一种用于大型粗粒土三轴试验的制样模具

说明书

本发明涉及一种用于大型粗粒土三轴试验的制样模具，包括模具环形底板、模具顶部限位套环、中部套环、两个带有卡台的半圆筒形钢板，以及两根固定限位螺杆，其特征在于两个带有卡台的半圆筒形钢板合拢可形成试样筒，所述试样筒安装于所述模具环形底板上方，所述模具顶部限位套环安装于所述试样筒顶部，所述固定限位螺杆用于拉紧所述模具环形底板以及模具顶部限位套环，所述中部套环安装于半圆筒形钢板外部，并卡在半圆筒形钢板卡台上，所述中部套环带有两个螺杆用于卡紧两块半圆筒形钢板，本发明的目的在于制备大型粗颗粒散体材料三轴试验的试样。

技术领域

本发明涉及一种岩土工程土工试验技术领域，具体涉及一种用于大型粗粒土三轴试验的制样模具，适用于制备大型散体粗颗粒材料三轴试验的试样。

背景技术

土体三轴试验是研究基于库伦-摩尔强度理论下的土体抗剪强度、内摩擦角等各项指标的重要岩土试验，常用的三轴试验设备主要为岩石三轴试验机，而大型粗粒土三轴试验机主要用于研究路基工程中散体粗颗粒土的各项强度指标。相对于岩石三轴试验，大型粗粒土三轴试验适用于最大粒径为75mm的粗粒土，通常为路基填料，因此采用的试样尺寸通常为直径更大，粒径分布范围更广导致制样更为复杂，试验不确定因素更多。在进行岩石三轴试验的过程中，只需要将节理以及裂隙发育较少的岩样通过切削成试验要求的尺寸即可，然而粗粒土三轴试验采用的试样往往是路基填料等粘结性较差的散体材料，因此在制样过程中如何保障制备的试样形状大小不发生改变是顺利完成试验的关键。

目前常用的粗粒土三轴试验试样制备方法为通过在可对开的制样筒中固定乳胶膜，并在乳胶膜中对试样进行击实，待试样固结完成后对乳胶膜中的试样进行密封并抽真空处理最后再拆下制样筒并安装三轴仪压力室。但在现行规范中并未对制样筒进行较多描述，试验中采用的制样筒大多为钢制圆筒，并通过简易的构件固定制样筒位置及尺寸。然而这种制样方法对试验操作人员的制样技术具有较高的要求，操作复杂，同时在拆卸制样筒的过程中试样易变形导致试验失败。

除规范中推荐的制样方法以外国内外学者也根据自身研究特点以及试验需求，设计了相应的制样模具，其中常用的小型三轴试验的制样筒均为钢制对开或圆形制样筒。通过不同的环状限位装置固定试样筒形状及位置，击实完成后根据JTG E40-2007《公路土工试验规程》以及TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》对试样抽真空处理，使乳胶膜收紧并与制样筒分离后抽出或剥开试样筒。然而这种制样方法仅适用于小型细颗粒土或黏土及岩石三轴仪中的试样制备，难以适用于大尺寸的粗粒土三轴试验。

发明内容

针对以上试验设备的不足，本发明提出一种用于大型粗粒土三轴试验的制样模具，能够考虑粗粒土的散体性，以及解决试样筒拆卸过程中易破坏试样形状以及操作复杂的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述问题。

一种用于大型粗粒土三轴试验的制样模具，包括模具环形底板、模具顶部限位套环、中部套环、两个带有卡台的半圆筒形钢板，以及两根固定限位螺杆，其特征在于两块半圆筒形钢板大小形状相同，合拢正好组成一圆柱形试样筒，所述半圆筒形钢板外部带有两个突出卡台，位于中部的卡台用于卡住所述中部套环，位于底部的卡台用于卡住所述模具环形底板，所述半圆筒形钢板顶端内侧通过切削形成一卡口，用于安装所述模具顶部限位套环。

所述模具环形底板为两个半环形钢板通过两个固定螺栓拉紧形成一闭合的环形底板，制样时所述模具环形底板用于限制所述半圆筒形钢板的底部位移，制样结束后通过松开所述固定螺栓取出所述模具环形底板卸下本制样模具，制样时所述模具环形底板置于大型粗粒土三轴试验仪压力室底座上。

所述模具顶部限位套环下端外侧通过切削形成与所述半圆筒形钢板顶部形状对应的卡口，所述模具顶部限位套环内径与所述半圆筒形钢板合拢形成的试样筒内径相同，所述模具顶部限位套环通过两根固定限位螺杆相连。