[发明专利]一种路基层位填料土的试样制样装置及方法

权利要求书

1.一种路基层位填料土的试样制样装置，其特征在于：包括制样底座和位于所述的制样底座上的台架，所述的制样底座上纵横均布有若干个圆柱形的制样槽，各个所述的制样槽的内壁设置有与所述的制样槽形状相同的用于提供试样土体围压的双层密封橡皮膜，所述台架的中间横梁上设置有用于提供纵向加载力的液压加载器，所述的液压加载器的底部设置有若干个与所述的制样槽配合使用的压力传递杆，所述的台架的至少一个侧梁上设置有可上下移动的装满水的水箱，所述的水箱通过导管分别与各个所述的双层密封橡皮膜的内腔相连通且各个所述的双层密封橡皮膜的内腔相连通，当所述的制样槽内填充有试样土体时，调整所述的水箱的高度直至所述的双层密封橡皮膜内的水压达到制样槽中试样土体所需的围压值，还包括用于横向刮除所述的制样底座的上表面多余土体且带动所述的制样底座前后移动的刮板底座联动机构，所述的刮板底座联动机构包括位于所述的制样底座上方的刮板、第二丝杆和导向轴以及位于所述的制样底座下方的蜗杆、涡轮和第三丝杆，所述的第二丝杆和所述的导向轴分别垂直穿过所述的刮板，所述的导向轴横向固定在所述的台架的底部两侧边梁上，所述的第二丝杆位于所述的导向轴的正前方且所述的第二丝杆横向贯穿所述的台架的底部两侧边梁，所述的第二丝杆的一端连接有第二伺服电机且其另一端通过皮带传动系统与所述的蜗杆连接，所述的蜗杆与所述的涡轮活动连接，所述的涡轮与所述的第三丝杆的一端固定连接，所述的第三丝杆与所述的制样底座底部的螺母活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种路基层位填料土的试样制样装置，其特征在于：所述的台架的侧梁凹槽内设置有第一丝杠，所述的第一丝杠与所述的水箱上的螺母活动连接，所述的第一丝杠的顶部连接有第一伺服电机。

3.根据权利要求1所述的一种路基层位填料土的试样制样装置，其特征在于：所述的制样槽的内径为155mm且高为150mm，所述的双层密封橡皮膜在充水状态下的厚度达5mm。

4.根据权利要求1所述的一种路基层位填料土的试样制样装置，其特征在于：所述的皮带传动系统包括主动轮、从动轮以及张紧连接在所述的主动轮和所述的从动轮外周的皮带，所述的主动轮的中心与所述的第二丝杆固定连接，所述的从动轮的中心与所述的蜗杆固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种路基层位填料土的试样制样装置，其特征在于：所述的第三丝杆与所述的第二丝杆垂直设置。

6.一种路基层位填料土的试样制样方法，其特征在于采用如权利要求1-5中任一权项所述的路基层位填料土的试样制样装置，其步骤如下：

步骤一：首先通过分析，确定路基某层位点A处所受土体合外力Gv，即自重和车辆荷载之和，计算公式如下：其中hi为路基填土层的厚度，单位为米，ρ′为路基填土层中填料土的密度；G_D为车辆荷载；进一步计算上述路基某层位点A处合外力水平向的分量G_H，即该处土体所受的围压，计算公式如下：其中K₀为水平分量系数；

步骤二：根据液压连通器原理，水箱中液面受到的压力P等于制样槽中试样受到的围压G_H，利用液压定律p＝ρhg，调整外部水箱的高度直至各个双层密封橡皮膜内的水压达到制样槽中试样土体所需的围压值，通过设定的围压给制样槽内试样提供柔性侧压壁，其中h为从水箱液面到试样底部的竖直距离，ρ为液体密度，g为重力加速度；

步骤三：设定台架的中间横梁上用于提供纵向加载力的液压加载器的竖向压力值F，通过竖向压力传递杆对制样槽内的试样土体施加荷载，完成试样的快速制作。