[发明专利]一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置及方法

权利要求书

1.一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置，其特征在于，至少包括四根钢管，四根钢管均相互平行且竖向设置，四根钢管上自下而上依次连接有底板、板件一、板件二和顶板，底板固连在钢管上，底板上设置有电动千斤顶；板件一滑动连接在钢管上，板件一的上底面上固连有若干个竖向设置的钢筋，钢筋的顶端固连有带压力传感器的圆形压头；

板件二固连在钢管上，板件二上开设有若干个贯穿板厚的通孔一，通孔一与圆形压头对应匹配设置，板件二的上底面上位于每个通孔一处设置有一个制土模具，若干个制土模具均相互平行且竖向设置，制土模具的两端均敞口，制土模具的顶端与顶板接触；

顶板固连在钢管上，顶板上开设有若干个贯穿板厚的通孔二，通孔二与制土模具对应匹配设置，顶板的上底面上位于每个通孔二处设置有一个干湿循环模具，若干个干湿循环模具均相互平行且竖向设置，干湿循环模具的两端均敞口，干湿循环模具的底端与制土模具相通，顶板的一侧开设有插槽，插槽与通孔二相通，插槽中活动式连接有插板，插槽中连接插板后，干湿循环模具与制土模具不相通，干湿循环模具的顶端向内伸入连接有水管；

电动千斤顶的伸缩端推动板件一在钢管上滑动，推动圆形压头伸入制土模具内进行制样，制样完成后，电动千斤顶的伸缩端继续推动圆形压头伸入制土模具内，将制成的土样推入干湿循环模具中。

2.根据权利要求1所述的一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置，其特征在于，电动千斤顶位于底板正中心位置。

3.根据权利要求2所述的一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置，其特征在于，干湿循环模具的顶端水管上设置有调节出水大小的滑轮。

4.根据权利要求3所述的一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置，其特征在于，四根钢管与底板之间螺纹连接，板件一与钢管通过滚轮、凹槽滑动连接，板件一与钢管连接的安装孔内侧连接有滚轮，钢管上开设凹槽，板件一的滚轮滑动连接在钢管的凹槽中；

连接板件二和顶板处的钢管上开设有径向的螺纹孔，相应地板件二和顶板处开设有螺纹孔，穿过板件二或顶板的螺纹孔向钢管中拧设螺栓，将板件二和顶板固定连接在钢管上。

5.根据权利要求4所述的一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置，其特征在于，干湿循环模具和制土模具均为圆柱筒体结构。

6.根据权利要求5所述的一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置，其特征在于，干湿循环模具为有机玻璃材质。

7.根据权利要求6所述的一种能进行干湿循环的三轴试样批量制作装置，其特征在于，顶板的上底面上位于每个通孔二处设置有一个凸起圆环，凸起圆环的外侧具有环向螺纹，干湿循环模具的底端通过螺纹连接在凸起圆环上，并与制土模具相通。

8.一种三轴试样批量制作方法，其特征在于，包括：

(1)启动电动千斤顶，电动千斤顶推动板件一上移，使圆形压头正好进入制土模具中，此时记录下电动千斤顶的上升高度h₁；

(2)在插板底面及制样模具侧壁涂抹凡士林或机油；

(3)按照三轴试验所需试样要求称取多份质量相等的土体，分别加入制样模具中；

(4)将插板插入顶板插槽中；

(5)启动电动千斤顶，使得板件一平稳上升至试验所需高度后，关闭电动千斤顶；

(6)将插板从顶板的插槽中抽出；

(7)将干湿循环模具通过其底端的螺纹固定于顶板之上；

(8)电动千斤顶推动板件一继续上升，使试样从制样模具中被推出，被推入干湿循环模具中；

(9)当试样完全进入干湿循环模具中后，关闭电动千斤顶；

(10)将水箱放置于高于干湿循环模具的高度，并将水箱软管与干湿循环模具顶部的水管相连；

(11)调整水管上的调节滑轮，使得水流速度较小；

(12)对压力传感器数据清零，开始试样饱和；

(13)通过位于圆形构件中的压力传感器监测试样重量的变化，试样增加的重量即为水分的增加重量，如干湿循环试验所需要的试样初始质量为m_初始，饱和含水率为w₂，干燥含水率为w₃，试样初始含水率为w₁，则当试样增加重量达到时，将调节滑轮调至关闭状态，停止饱和，进入干燥状态，当试样减少质量达到时，重新打开调节滑轮，进行饱和，直到达到实验所需要的干湿循环次数；

(14)干湿循环结束后，将干湿循环模具从顶板上拆除，将已经历干湿循环的试样取下；

(15)将电动千斤顶上升距离清零，将板件一移回至初始位置。