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专利名称：一种无扰动土的压缩试验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及是土体试验装置，尤其是涉及一种无扰动土的压縮试验仪。
背景技术：
在对土体强度的研究中，可知土体的强度与其所受的扰动程度有很大关系， 原状土样的强度要远大于扰动土样。所以在研究中许多研究者探索在原状土样 和扰动土样强度之间的相关联系，以判定扰动后土样的强度折减程度。而且对 土样的扰动程度不同，强度的折减程度也不一样。那么在研究中就要有合适的 方法和仪器来模拟不同程度的扰动，并保证模拟后的状态可以被合理保持并且 其强度可以被准确测试。目前已知的土体扰动模拟方法中对重塑土样的压縮和 卸荷是一种有效的方法，但目前已有的土体压縮仪只能对土体进行简单压縮， 而不能提供合适大小的试样来进行进一步的三轴试验，并且现有压縮仪在压縮 后取样过程中会对土样产生较大的扰动，这就在很大程度上影响了研究的准确 性。
发明内容
为了解决现有土体压縮仪对于扰动土样研究的缺陷，本实用新型的目的在于 提供一种无扰动土的压縮试验仪，可以对重塑土样进行有控制地压縮，提供后 续试验研究中所需的合适大小土样，并且可以在压縮后的取样过程中保持此样 的结构性不受取样扰动影响。同时也可满足压縮时排水与不排水的两种不同试 验需要。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 包括外框架部件和压力仓部件，其中
l)外框架部件包括底板、两根立柱、横梁、纵梁、荷载盘及挂钩；底板安 装两根立柱，两根立柱上端装有横梁，横梁下端面开有凹槽，纵梁上端面开有 的承重刀口，承重刀口与横梁下端面凹槽相配后固定，承重刀口一侧的短纵梁
上放置平衡砝码，承重刀口另一侧的长纵梁下端设有荷载盘及挂钩。
2)压力仓部件包括顶压帽、顶盖、外筒、内筒、环刀、限位环、底座、三
根固定杆、上透水石和下透水石；在底面开有排水槽的底座孔中依次装有下透 水石、限位环，限位环孔中装有环刀；内筒由三瓣构成并插入外筒中顶部平齐 后固定，内筒长度小于外筒长度，内筒与环刀外圆配合，三根固定杆的一端分
别与底座铰接，三根固定杆的另一端上装有顶盖，顶盖压在外筒端面，待压土 体装入内筒中，透水石从顶盖压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽压在透水 石上。
将压力仓部件的底座装在外框架部件底板的压缩仓安装区域，调整横梁和 纵梁上下位置，压力柱套入顶压帽，纵梁经压力柱对准顶压帽中心，构成无扰 动土的压縮试验仪。
所述的纵梁上端面设有纵向水平泡。所述的横梁上端面设有横向水平泡。 本实用新型具有的有益效果是
制作一个大小合适的土体试样，并且此样的结构性和强度最大程度上得到了 保留，其残留在环刀中的土体可以直接称重测出制备样的密度，操作简单方便。 可以使用本仪器在土体试验研究时提供压縮且无扰动的土体试样，进行无扰土 体的研究，重塑土可在其中成型、受压，并无扰动成样。

图l是本实用新型的结构原理示意图。
图2是外框架部件的结构原理示意图。
图3是图2外框架部件的A-A正视图。
图4是图2外框架部件的右视图。
图5是压力仓部件的局部剖视图。
图6是内筒结构示意图。
图7是外筒结构示意图。
图8是顶盖结构示意图。
图9是底座结构示意图。
图中l.底板，2.立柱，3.横梁，4.纵梁，5.荷载盘及挂钩，6.压力柱，7.承 重刀口， 8.平衡砝码，9.纵向水平泡，IO.限位螺母，ll.横向水平泡，12.底板安 装孔，13.压縮仓安装区域，14.顶压帽，15.顶盖，16.外筒，17.内筒，18.环刀， 19.限位环，20.底座，21.固定杆，22.上透水石，23.下透水石。
具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型包括外框架部件和压力仓部件，其中
如图l、图2、图4所示，外框架部件包括底板l、两根立柱2、横梁3、 纵梁4、荷载盘及挂钩5;底板1安装两根立柱2，两根立柱2上端装有横梁3， 横梁3用四颗限位螺母10固定，横梁3下端面开有凹槽，纵梁4上端面开有的
承重刀口 7，承重刀口 7与横梁3下端面凹槽相配后固定，承重刀口 7 —侧的短 纵梁3上放置平衡砝码8,承重刀口 7另一侧的长纵梁3下端设有荷载盘及挂钩 5、压力柱6，横梁3和纵梁4上分别配有横向水平11泡和纵向水平泡9。
如图5所示，压力仓部件包括顶压帽14、顶盖15、外筒16、内筒17、环刀 18、限位环19、底座20、三根固定杆21、上透水石22和下透水石23。在底面开 有排水槽的底座20孔中依次装有下透水石23、限位环19,限位环19孔中装有环 刀18;内筒17由三瓣构成并插入外筒16中顶部平齐后固定，内筒17长度小于外 筒16长度，内筒17与环刀18外圆配合，三根固定杆21的一端分别与底座20铰接， 三根固定杆21的另一端上装有顶盖15，顶盖15压在外筒16端面，待压土体装入 内筒17中，透水石22从顶盖15压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽14压在上 透水石22上。
如图l、图3所示，将压力仓部件的底座20装在外框架部件底板的压縮仓 安装区域13，调整横梁3和纵梁4上下位置，装在纵梁4下端的压力柱6套入 顶压帽14，纵梁4经压力柱6对准顶压帽14中心，构成无扰动土的压縮试验仪。
如图5所示，所述的纵梁4上端面设有纵向水平泡9。
如图9所示，所述的横梁3上端面设有横向水平泡11。
本实用新型的工作过程如下
1. 安装如图2，图3，图4，图9所示，将底板1在安装孔位置12用两颗螺母 安装在可靠的实验台上，使挂钩5可以从实验台上自由下垂。将底座20用三颗螺 母安装在底板的压縮安装区域上13。把下透水石23放入底座中并在其上放置限 位环19，限位环宽口向上。调整横梁3两侧的限位螺母10，观看横向水平泡ll， 使横梁水平；调整纵梁4尾部的平衡砝码8位置，观看纵向水平泡9，使纵梁水平。
2. 成样:如图5，图6(a)、 (b)，图7(a)、 (b)，图8(a)、 (b)，图9(a)、 (b)所示， 将内筒17三瓣膜组合成筒状放入外筒16中，并用六颗螺丝将内外筒固定在一起。 在组合好的内外筒底侧插入环刀18，使内外筒16、环刀18构成有刀口的一个完 整筒状取样装置，并把筒内侧刷上凡士林或黄油。将此装置缓缓插扰动土样中， 边插边用刀片刮去装置周边的土，直至土样完全装满取样装置。用刀片和钢丝 锯小心刮去装置上下筒口表面的余土，把取样装置环刀插入底座中，放置平稳。 在外筒上侧放好顶盖15，使其连接紧密。用底座20上的三根固定杆21分别嵌入 顶盖的三个缺口中，并用自带螺母固定紧密。
3. 压縮如图l，图5所示，在已完成安装和取样的压縮筒上依次放置上透水 石22、顶压帽14，将压力柱6正对顶压帽14中心位置。根据研究要求在荷载盘或
挂钩5上加载合适的荷载并控制加载时间。需要注意的是，压縮仓的内径是 61.8mm，试样承压面积是30cm、根据杠杆原理，本实用新型荷载盘5处与压力 仓中心位置(压力柱6)的荷载比值是l: 15，即荷载盘5处施加0,2N (0.02kg的 砝码)的荷载即可在压力柱6处产生3N的力，在压力仓中产生lkPa的压力。
4.取样如图l，图5，图6，图7所示，在完成所有压力的施加及卸载后，除 去固定杆21的约束，小心取下内外筒及环刀组成的取样装置，将此装置倒置于 毛玻璃片上，除去内外筒的约束螺丝，将外筒16移除，并把内筒17三瓣用滑移 的方法去除。用钢丝锯将环刀及其内部土样一起取下，用作密度测试使用，则 剩下的完整圆柱土样(<D=61.8mm， H=180mm)可作为进一步研究用的试样。 称量环刀18及其中的土样重量并减去事先称量的环刀18重量得到环刀中土样的 重量，可以方便地得到压縮后土样的密度。需要注意的是，环刀18的容积是一 定的，<D=61.8mm， h=20mm，容积为60cm3。
权利要求1.一种无扰动土的压缩试验仪，其特征在于，包括外框架部件和压力仓部件，其中1)外框架部件包括底板(1)、两根立柱(2)、横梁(3)、纵梁(4)、荷载盘及挂钩(5)；底板(1)安装两根立柱(2)，两根立柱(2)上端装有横梁(3)，横梁(3)下端面开有凹槽，纵梁(4)上端面开有承重刀口(7)，承重刀口(7)与横梁(3)下端面凹槽相配后固定，承重刀口(7)一侧的短纵梁(3)上放置平衡砝码(8)，承重刀口(7)另一侧的长纵梁(3)下端设有荷载盘及挂钩(5)；2)压力仓部件包括顶压帽(14)、顶盖(15)、外筒(16)、内筒(17)、环刀(18)、限位环(19)、底座(20)、三根固定杆(21)、上透水石(22)和下透水石(23)；在底面开有排水槽的底座(20)孔中依次装有下透水石(23)、限位环(19)，限位环(19)孔中装有环刀(18)；内筒(17)由三瓣构成并插入外筒(16)中顶部平齐后固定，内筒(17)长度小于外筒(16)长度，内筒(17)与环刀(18)外圆配合，三根固定杆(21)的一端分别与底座(20)铰接，三根固定杆(21)的另一端上装有顶盖(15)，顶盖(15)压在外筒(16)端面，待压土体装入内筒(17)中，透水石(22)从顶盖(15)压在土体上，底面开有排水槽的顶压帽(14)压在透水石(22)上；将压力仓部件的底座(20)装在外框架部件底板的压缩仓安装区域(13)，调整横梁(3)和纵梁(4)上下位置，压力柱(6)套入顶压帽(14)，纵梁(4)经压力柱(6)对准顶压帽(14)中心，构成无扰动土的压缩试验仪。
2. 根据权利要求1所述的一种无扰动土的压縮试验仪，其特征在于所述的 纵梁(4)上端面设有纵向水平泡(9)。
3. 根据权利要求1所述的一种无扰动土的压縮试验仪，其特征在于所述的 横梁(3)上端面设有横向水平泡(l 1)。
专利摘要本实用新型公开了一种无扰动土的压缩试验仪。在底板的立柱上端装有横梁，纵梁上端面的承重刀口与横梁下端面凹槽相配后固定，短纵梁上放置平衡砝码，长纵梁下端设有荷载盘及挂钩组成的外框架部件；在底座孔中装有下透水石、限位环和环刀；内筒由三瓣构成插入外筒中，内筒与环刀外圆配合，三根固定杆的一端分别与底座铰接，另一端上装有顶盖压在外筒端面，待压土体装入内筒中，透水石从顶盖压在土体上，顶压帽压在透水石上组成的压力仓部件。将压力仓部件装在外框架部件底板上，调整横梁和纵梁位置，压力柱套入顶压帽，纵梁经压力柱对准顶压帽中心，构成无扰动土的压缩试验仪。它为相关研究提供无扰动的土样，重塑土可在其中成型、受压，并无扰动成样。
文档编号G01N3/00GK201188071SQ20082008461
公开日2009年1月28日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者张晓曼, 徐日庆, 朱剑锋, 李昕睿, 邵允铖 申请人:浙江大学