一种三轴试验土样制作装置及制样方法

1.本发明属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种三轴试验土样制作装置及制样方法。
技术背景
2.现有的三轴试验土样制作有人工制样装置和机械辅助类制样装置。人工制样装置简单、使用方便、购置费用低，是相对于机械辅助类制样装置的优势。所以，人工制样装置依然是目前使用最广泛的三轴土样制样装置。但人工制样装置对土样的三轴试验有较大影响，甚至常会导致失败，造成人财物的浪费。下面，针对人工制样装置的制样的过程具体说明存在的问题。
3.使用三轴土样人工制样装置，一般将一个三轴试验土样的散状土分为3至4等份，然后每份分层击实1/3或1/4试样的总高度。由于在击实时，使用手扶持击实锤的滑杆，滑杆并不能绝对的垂直于目标击实面，这就造成压实面各区域并非沿着试样的中轴方向压实，直接造成两个问题。一是试样各个分层压实不均匀，从而整个试样密实度不均匀。二是成品试样的表面并不垂直于试样中轴。岩土三轴试验的制样质量，直接影响着试验结果。密实度不均匀，直接造成试验结果数据失真；试样表面不平整，会造成土样三轴加载过程试样向一侧歪斜，而导致试验失败。另外，现有的手工制样模具制样过程中，分层击实，为了尽可能控制每层的击实厚度，需要反复测量，谨慎击实，以避免过度击实或者击实不足，从而造成制样效率低下。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种三轴试验土样制作装置及制样方法，能够简化制样过程、做到快速制样，且保证三轴土样密度均匀，具有结构合理，操作简单，实用高效的优点。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
6.一种三轴试验土样制作装置，包括模具固定组件，模具固定组件上方可拆卸连接套筒组件，击实组件从上方模具固定组件及套筒组件，并与模具固定组件及套筒组件活动连接；所述模具固定组件包括三瓣模2，三瓣模2腰部外侧套有箍环3，三瓣模2底部安装在底座1上，三瓣模2顶部套有上套环4，底座1和上套环4之间通过紧固拉杆5紧固连接。
7.所述套筒组件包括多个可叠放的套筒6。
8.所述击实组件包括滑杆7，滑杆7顶部设有把手，滑杆7底部从击实锤8中心穿过，与压实头9顶部的凸台12旋拧固定，压实头9底部伸入部分与三瓣模2、上套环4及套筒6的内筒相适配。
9.所述套筒6数量为2-4个。
10.所述压实头9完全伸入三瓣模2的长度与三瓣模2的长度相同。
11.所述上套环4与套筒6顶部设有凸槽10，套筒6底部设有与凸槽10相适配的凹槽11。
12.一种基于三轴试验土样制作装置的制样方法，具体包括以下步骤：
13.第一步、根据制作要求，将散土等分多份备用；
14.第二步、移开套筒6，取一份第一步等分好的散土，用溜勺添进三瓣模具2内，摇晃使三瓣模具2内散土平铺；
15.第三步、将击实组件插入箍环4内，提起把手向下击打，击实锤10在滑杆7上滑动施力，与压实头9一起对三瓣模具2内的散土进行击实，直到压实头9顶部凸台12抵到上套环4的顶部，第一层击实完成；
16.第四步、取出击实组件，将三瓣模具2内的土样刨毛，套上一个套筒6，取一份第一步等分好的散土，用溜勺添进三瓣模具2内，摇晃使三瓣模具2内散土平铺；然后将击实组件从套筒6上方插入三瓣模具2内，提起把手反复击实，直至压实头9顶部凸台12抵到套筒6，第二层击实完成；
17.第五步、重复第四步，根据等分散土数量，依次完成多层土样击实，直至制成整个土样；
18.第六步、土样制成后，取出击实组件，依次拆除套筒6，松开紧固拉杆5螺丝，拆除上套环4，取出三瓣模具2内的土样，制样完成。
19.所述第一步将散土等分多份备用的份数为3-5份。
20.相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
21.1、第一层击实时，只需要凸台12顶住上套环4顶部边缘，即可完成击实。第二层击实时，只需凸台12顶住套筒6顶部边缘，即可完成击实，以此类推。整个过程无需反复测量每层的击实高度，操作简便，效率提高。
22.2、击实时，将压实头9插入三瓣模具2或者套筒6内，压实头9中轴线和三瓣模具2中轴线很好的重合，从而保证击实过程中土样压实面垂直于土样中轴线，各部位均质压实。试样表面平整，避免了土样三轴试验加载时，土样歪斜情况的发生。
23.综上，本发明具有结构合理，操作简单，实用高效的优点。
附图说明
24.图1是本发明的爆炸图。
25.图2是本发明的结构示意图。
26.图中：1、底座；2、三瓣模；3、箍环；4、上套环；5、紧固拉杆；6、套筒；7、滑杆；8、击实锤；9、压实头；10、凸槽；11、凹槽；12、凸台。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
28.参见图1、图2，一种基于三轴试验土样制作装置的制样方法，具体包括以下步骤：
29.第一步、根据制作要求将散土等分多份备用；
30.第二步、移开套筒6，取一份第一步等分好的散土，用溜勺添进三瓣模具2内，摇晃使三瓣模具2内散土平铺；
31.第三步、将击实组件插入箍环4内，提起把手向下击打，击实锤10在滑杆7上滑动施力，与压实头9一起对三瓣模具2内的散土进行击实，直到压实头9顶部凸台12抵到上套环4
的顶部，第一层击实完成；
32.第四步、取出击实组件，将三瓣模具2内的土样刨毛，套上一个套筒6，取一份第一步等分好的散土，用溜勺添进三瓣模具2内，摇晃使三瓣模具2内散土平铺；然后将击实组件从套筒6上方插入三瓣模具2内，提起把手反复击实，直至压实头9顶部凸台12抵到套筒6，第二层击实完成；
33.第五步、重复第四步，根据等分散土数量，依次完成多层土样击实，直至制成整个土样；
34.第六步、土样制成后，取出击实组件，依次拆除套筒6，松开紧固拉杆5螺丝，拆除上套环4，取出三瓣模具2内的土样，制样完成。
35.所述第一步将散土等分多份备用的份数为3-5份。
36.本发明第一层击实时，只需要凸台12顶住上套环4顶部边缘，即可完成击实。第二层击实时，只凸台12顶住套筒6顶部边缘，即可完成击实，以此类推。整个过程无需反复测量每层的击实高度，操作简便，效率提高。
37.击实时，将压实头9插入三瓣模具2或者套筒6内，压实头9中轴线和三瓣模具2中轴线很好的重合，从而保证击实过程土样压实面垂直于土样中轴线，各部位均质压实。试样表面平整，避免了土样三轴试验加载时，土样歪斜情况的发生。


技术特征：
1.一种三轴试验土样制作装置，包括模具固定组件，其特征在于：模具固定组件上方可拆卸连接套筒组件，击实组件从上方模具固定组件及套筒组件，并与模具固定组件及套筒组件活动连接；所述模具固定组件包括三瓣模(2)，三瓣模(2)腰部外侧套有箍环(3)，三瓣模(2)底部安装在底座()1上，三瓣模(2)顶部套有上套环(4)，底座(1)和上套环(4)之间通过紧固拉杆(5)紧固连接。2.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述套筒组件包括多个可叠放的套筒(6)。3.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述击实组件包括滑杆(7)，滑杆(7)顶部设有把手，滑杆(7)底部从击实锤(8)中心穿过，与压实头(9)顶部的凸台(12)旋拧固定，压实头(9)底部伸入部分与三瓣模(2)、上套环(4)及套筒(6)的内筒相适配。4.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述套筒(6)数量为2-4个。5.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述压实头(9)完全伸入三瓣模(2)的长度与三瓣模(2)的长度相同。6.根据权利要求1所述的一种三轴试验土样制作装置，其特征在于：所述上套环(4)与套筒(6)顶部设有凸槽(10)，套筒(6)底部设有与凸槽(10)相适配的凹槽(11)。7.一种基于三轴试验土样制作装置的制样方法，其特征在于：具体包括以下步骤：第一步、根据制作要求将散土等分多份备用；第二步、移开套筒(6)，取一份第一步等分好的散土，用溜勺添进三瓣模具(2)内，摇晃使三瓣模具(2)内散土平铺；第三步、将击实组件插入箍环(4)内，提起把手向下击打，击实锤(10)在滑杆(7)上滑动施力，与压实头(9)一起对三瓣模具(2)内的散土进行击实，直到压实头(9)顶部凸台(12)抵到上套环(4)的顶部，第一层击实完成；第四步、取出击实组件，将三瓣模具(2)内的土样刨毛，套上一个套筒(6)，取一份第一步等分好的散土，用溜勺添进三瓣模具(2)内，摇晃使三瓣模具(2)内散土平铺；然后将击实组件从套筒(6)上方插入三瓣模具(2)内，提起把手反复击实，直至压实头(9)顶部凸台(12)抵到套筒(6)，第二层击实完成；第五步、重复第四步，根据等分散土数量，依次完成多层土样击实，直至制成整个土样；第六步、土样制成后，取出击实组件，依次拆除套筒(6)，松开紧固拉杆(5)螺丝，拆除上套环(4)，取出三瓣模具(2)内的土样，制样完成。8.根据权利要求7所述的一种基于三轴试验土样制作装置的制样方法，其特征在于：所述第一步将散土等分多份备用的份数为3-5份。

技术总结
一种三轴试验土样制作装置及制样方法，其中装置包括从下到上依次设置的模具固定组件、套筒组件及击实组件；其方法根据制作要求将散土等分多份备用，将三瓣模具内的土样刨毛，套上一个套筒，取一份等分好的散土，用溜勺添进三瓣模具内，摇晃使三瓣模具内散土平铺；然后将击实组件从套筒上方插入三瓣模具内，提起把手反复击打，逐层击实完成土样制作；本发明具有结构合理，操作简单，实用高效的优点。实用高效的优点。实用高效的优点。


技术研发人员：寇宏刚 李刚 傅少君
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2022/10/27