土工三轴试验试样不同孔径钻孔装置

1.本实用新型属于土木工程设备技术领域，涉及一种可以更换钻头直径的土工三轴试验试样不同孔径钻孔装置以及钻孔方法。


背景技术：

2.在边坡加固或地基处理中，水泥土桩法可显著提高软土地基的承载力，减小地基沉降，国内外众多学者采用模型试验等手段研究了水泥土桩复合地基的承载力和变形规律。在地基承载力和边稳定性评价中，土的抗剪强度指标是最重要的基本力学参数，采用土工三轴试验模拟研究水泥土桩复合单元体的力学特性，为水泥土桩复合地基的设计提供参考。
3.目前三轴土样钻孔主要依靠手持冲击式电钻，在钻孔过程中存在以下问题：钻孔孔径固定，无法满足对于不同孔径作为试验变量参数的需求；由于试样无法固定，在钻孔过程中，容易出现偏移；钻孔力度不合适，从而使孔径周围土体被破坏。
4.因此，设计一种合理的不同孔径三轴试验试样的钻孔装置，用来制作模拟水泥土复合桩的土工三轴试件，具有一定的工程与实际意义。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于提供一种土工三轴试验不同孔径钻孔装置以及钻孔方法，可通过更换不同直径钻头来控制试样孔径大小，钻孔过程简单，易于操作。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：
7.一种土工三轴试验不同孔径钻孔装置，钻孔装置主要由钻孔设备、试样固定装置和底座构成；
8.其中钻孔设备由电机、支柱、液压杆和钻头组成，液压杆连接在支柱上，且可沿着支柱上下滑动，液压杆端部为螺旋状，可将不同直径的钻头安装在液压杆上；
9.试样固定装置包括上、下两个固定台以及用于连接上下固定台的连接杆，上固定台通过连接杆进行纵向滑动，上固定台中心开钻孔孔洞；
10.下固定台的中部设有凹槽，凹槽内开有清灰孔，底座开有孔洞与清灰孔相连通；钻孔装置的钻头、试件固定装置上固定台的钻孔孔洞、下固定台上的清灰孔、同轴设置。
11.液压杆的直径小于其端部连接的钻头直径；
12.下固定台与底座清灰孔连通且尺寸相等；
13.试样固定装置上下固定台内径相等，下固定台的凹槽内壁装有橡皮圈以固定试样。
14.钻孔的方法与步骤如下：
15.(1)准备钻孔前，将装置放置于坚硬的水平面上；
16.(2)将电钻钻头固定在液压杆上，电钻钻头、上固定台钻孔孔洞、下固定台上凹槽内的清灰孔三者对齐；
17.(3)将上固定台、下固定台的内壁，与试样接触的地方涂抹凡士林，以便于脱模；
18.(4)上固定台上移确保留有足够空间，将制好的土样放置于试样下固定台凹槽内，下移上固定台将试样固定住；
19.(5)钻头穿过中空的连接杆以及上固定台的钻孔孔洞，钻头与试样表面刚好接触；
20.(6)打开电机开始进行钻孔，直至试样孔径完成，关闭电源；
21.(7)将上固定台上移，取出钻孔后的试样，清理清灰孔，完成钻孔。
22.本实用新型和实用新型与现有技术相比，其有益效果体现在：可以根据实际情况选择不同直径钻头，因此土样的钻孔规格易于控制；试样由装载于固定装置之中，下固定台的橡皮圈可以减少试样的振动，降低了试样的位移。
附图说明
23.图1是是本实用新型土工三轴试验不同孔径钻孔装置的立体图；
24.图2是本实用新型钻孔装置的平面结构示意图；
25.图3是本实用新型下固定台的俯视图；
26.图4是本实用新型钻孔设备液压杆的细部图；
27.图5是本实用新型不同直径钻头的细部图。
28.附图中主要部件的结构说明如下：1、电机；2、液压杆；3、支柱；4、连接杆；5、上固定台；6、钻头；7、试样；8、下固定台；9、清灰孔；10、底座；11、凹槽；12、橡皮圈
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
30.实施例1
31.本实用新型所进行打孔的试样7是直径3.91cm，高8cm圆柱体土样；试件装载装置上固定台的内径为4cm；下固定台8中部圆形凹槽直径4.2cm，深2cm。
32.图1是本实用新型土工三轴试验试样不同孔径钻孔装置的结构示意图，图2是下固定台的俯视图，图3是本实用新型钻孔设备液压杆的细部图，图4是本实用新型不同直径钻头的细部图，图5是本实用新型钻孔装置的立体图。
33.参照图1-5所示，钻孔装置主要由钻孔设备、试样固定装置和底座10构成。其中钻孔设备由电机1、支柱3、液压杆2和钻头6组成，支柱3为空心装置，液压杆2连接在支柱3上且可沿着支柱3上下滑动，液压杆2端部为螺旋状，可将不同直径的钻头6安装在液压杆2上；
34.试样固定装置包括上固定台5和下固定台8以及用于连接固定台的连接杆4，上固定台5通过连接杆4进行纵向滑动，钻孔过程中，钻头穿过上固定台5中心的钻孔孔洞，与试样7相接触；下固定台8与底座10固定，下固定台8的中部设有凹槽11，凹槽11内壁装有橡皮圈用于固定试样防止滑移，凹槽11底部开有清灰孔9，底座10开有孔洞与清灰孔9相连通以方便清理打孔过程产生的土渣。
35.钻孔设备的钻头6、试件固定装置上固定台5的钻孔孔洞、下固定台8上的清灰孔9同轴设置。
36.(1)准备钻孔前，将装置放置于坚硬的水平面上；
37.(2)将电钻钻头6固定在液压杆2上，电钻钻头6、上固定台5钻孔孔洞、下固定台8上凹槽内的清灰孔9三者对齐；
38.(3)将上固定台5周围内壁以及下固定台8的底部，与试样7接触的地方涂抹凡士林，以便于脱模；
39.(4)上固定台5上移确保留有足够空间，将制好的土样放置于试样7下固定台8凹槽11内，下移上固定台5将试样7固定住；
40.(5)钻头6穿过中空的连接杆4以及上固定台5的钻孔孔洞，钻头6与试样7表面刚好接触；
41.(6)打开电机1开始进行钻孔，钻头6穿过试样7内部，直至穿透试样7，关闭电源；
42.(7)将上固定台5缓慢上移，从下固定台8凹槽11内取出钻孔后的试样7，清理清灰孔9，完成钻孔。
43.本实用新型装置操作时要点在于通过根据孔径的需要，更换不同直径的钻头，以达到精准钻孔的目的；所述电钻钻头6，上固定台5圆心，下固定台8清灰孔9与底座11中心孔洞对齐保证打孔竖直不歪斜，孔径大小一致。
44.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。实施例中的技术方案也可以加以修改完善，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。


技术特征：
1.一种土工三轴试验试样不同孔径钻孔装置，钻孔装置主要由钻孔设备、试样固定装置和底座构成；其特征在于钻孔设备由电机、支柱、液压杆和钻头组成，液压杆连接在支柱上，且可沿着支柱上下滑动，液压杆端部为螺旋状，可将不同直径的钻头安装在液压杆上；试样固定装置包括上、下两个固定台以及用于连接上下固定台的连接杆，上固定台通过连接杆进行纵向滑动，上固定台中心开钻孔孔洞；下固定台的中部设有凹槽，凹槽内开有清灰孔，底座开有孔洞与清灰孔相连通；钻孔装置的钻头、试件固定装置上固定台的钻孔孔洞、下固定台上的清灰孔同轴设置。2.根据权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于液压杆的直径小于其端部连接的钻头直径。3.根据权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于下固定台与底座清灰孔连通且尺寸相等。4.根据权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于试样固定装置上下固定台内径相等，下固定台的凹槽内壁装有橡皮圈以固定试样。

技术总结
本实用新型涉及土工三轴试验试样不同孔径钻孔装置，钻孔装置主要由钻孔设备、试样固定装置和底座构成；钻孔装置由电机、支柱、液压杆和钻头组成；试样固定装置包括上、下两个固定台以及用于连接上下固定台的连接杆，上固定台通过连接杆进行纵向滑动，上固定台预留的钻孔孔洞与下固定台的清灰孔同心且尺寸相等；钻头、上固定台预留的钻孔孔洞、下固定台上的清灰孔同心同轴布置。本装置适用于不同直径孔径需要，可以进行钻头更换，可将钻头安装到钻杆之上。打孔时，将试样放置在下固定台的凹槽内，凹槽内壁设有橡皮圈，上固定台将试样固定。本装置适用于不同直径孔径需要，可以进行钻头更换。打孔过程简单清晰，易于操作。易于操作。易于操作。


技术研发人员：赵咏佳 林斌 史志豪 江亮
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2022.03.08
技术公布日：2022/7/22