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专利名称：一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法
技术领域：
本发明涉及一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法，属于土木工程学科的土体抗剪强度测试领域。
背景分析在工程设计时，为了保证基坑边坡、路堤边坡等建筑物或构筑物的安全稳定，需要准确确定边坡土体的抗剪强度及其对应参数，土体抗剪强度的测试也就成为目前土力学学科中的一个重要内容。直剪试验是实验室测定土体抗剪强度的一个常用方法，该试验需要将土体制成直径6. 18cm、高2. Ocm的圆饼形标准试样。制作试样时，实验室通常采用普通环刀辅助人工密实的方法，因此制作过程中操作较为粗糙，试样表面会凹凸不平，试样的高度、平整度均不易精确控制，且土样不易从普通环刀中卸出，对直剪试验的结果影响较大。

发明内容
本发明的目的在于提供一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法。本发明不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度，而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。
为了达到上述的目的，本发明的解决方案是一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于包括底座、环刀和制样活塞，底座包括承力板，承力板上方设有定位凸起，承力板下方设有定位圆环，所述的环刀为阶梯型刚性薄壁圆环，包括压样环、卸样环，压样环和卸样环固接成一体，压样环和卸样环的外径与定位圆环的内径相适配，所述的制样活塞包括制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头由下及上依次固设在一起，且中心线相重合，其中制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为压样环的高度与标准试样的高度之差，限位器的直径大于制样推头的直径，压力传递杆为圆柱形直杆，直径小于压样环的内径，卸样推头的直径与压样环内径相适配。
进一步的设置在于所述的底座为刚性底座，承力板为圆形刚性板，厚度为O. 6cm,直径为8. Ocm,定位凸起为圆柱形，固设在承力板的上方，定位凸起的高度为3. 5cm ;定位凸起的直径为6. 3cm,定位圆环固设在承力板的下方，定位圆环的内径为6. 5cm ;定位圆环的外径为7. Ocm ;定位圆环的高度为O. 5cm,承力板、定位凸起、定位圆环的中心线相重合。
压样环和卸样环的外径均为6. 5cm，压样环的内径与标准试样直径匹配；压样环的高度为4. 0cm，卸样环的内径为6. 3cm ;卸样环的高度为3. 5cm ;卸样环上设有排气孔，环刀的总高度为7. 5cm。
所述的制样活塞，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头均为实心圆饼形，其中制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为2. Ocm,限位器的直径为7.Ocm,卸样推头的直径为6. 18cm。
所述的压力传递杆的长度与卸样推头的高度之和大于压样环的高度。
本发明另一方面目的是提供一种重塑土直剪试样的制样方法，其特征在于，包括如下步骤(1)平稳放置底座，将环刀套装在底座上，此时，卸样环与定位凸起匹配放置，压样环的底部与定位凸起充分接触，卸样环的底部与承力板充分接触；(2)称取设计的重塑土，放入压样环和定位凸起所围成的空间中，而后将制样活塞的制样推头缓慢放入压样环中；在卸样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使制样推头向下挤压土体，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时在压样环底部形成直径6. 18cm高度2. Ocm的标准土样；(3)拆开底座、环刀和制样活塞，此时土样留在压样环底部；然后将刚性底座的定位凸起朝下、定位圆环朝上放置平稳；再将带有土样的环刀放置在刚性底座上，通过定位圆环固定环刀；再将制样活塞的卸样推头朝下、制样推头朝上装于制样环上，卸样推头插入与之适配的压样环内；(4)在制样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使卸样推头向下挤压土样，同时卸样环内的空气由排气孔排出，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时土样被安全卸入到卸样环的空间内；(5)拆开底座、环刀和制样活塞，取出土样；卸样完毕，土样即可供土体的直剪测试使用。
本发明的有益结果为本发明克服了直剪试样传统制作的缺陷，不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度， 而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。


图I是本发明的底座截面示意图；图2是本发明的制样环刀剖面示意图图3是本发明的制样活塞示意图；图4是本发明装入重塑土前的安装示意图；图5是本发明土样压实后的示意图；图6是本发明土样卸样前的安装示意图；图7是本发明土样卸样卸入到制样筒后的示意图；图中标号1_底座，11_承力板，12-定位凸起，13-定位圆环；2-环刀,21-压样环, 22-卸样环；23_排气孔；3_制样活塞，31-制样推头，32-限位器，33-压力传递杆，34-卸样推头；4_ 土样。
具体实施例方式如图I 图3所不,本实施例的一种重塑土直剪试样的制样器,包括底座I、环刀2和制样活塞3，所述的底座I为刚性底座，包括承力板11，承力板11上方设有定位凸起12， 承力板11下方方设有定位圆环13。承力板11为圆形刚性板，厚度优选O. 6cm,直径优选8.Ocm0定位凸起12为圆柱形，固设在承力板11的上方，定位凸起12的高度比标准试样的高度2. Ocm略大，优选为3. 5cm ;定位凸起12直径比标准试样的直径6. 18cm略大，优选为6.3cm。定位圆环13固设在承力板11的下方，定位圆环13的内径大于定位凸起12的直径6.3cm,优选为6. 5cm ;定位圆环13的外径为7. Ocm ;定位圆环13的高度为O. 5cm。承力板11、定位凸起12、定位圆环13的中心线相重合。
所述的环刀2为两阶梯型刚性薄壁圆环，包括压样环21、卸样环22。压样环21和卸样环22固接成一体，压样环21和卸样环22的外径与定位圆环13的内径相适配，均选6.5cm。压样环21的内径为与标准试样直径匹配的6. 18cm ;压样环21的高度比标准试样的高度2. Ocm大,优选为4. 0cm。卸样环22的内径与定位凸起12的外径相适配,为6. 3cm ； 卸样环22的高度与定位凸起12的高度适配，为3. 5cm ;卸样环22上设有排气孔23。环刀 2的总高度为压样环21和卸样环22的高度之和，为7. 5cm。
所述的制样活塞3包括制样推头31、限位器32、压力传递杆33、卸样推头34。制样推头31、限位器32、压力传递杆33、卸样推头34均为实心圆饼形，四者由下及上依次固设在一起，且中心线相重合。其中制样推头31的直径与压样环21的内径相适配，高度为压样环21的高度与标准试样的高度之差，为2. 0cm，这样可以保证试样的高度为2. Ocm0限位器32的直径大于制样推头31的直径，选7. Ocm0压力传递杆33为圆柱形直杆，直径小于压样环21的内径。卸样推头34的直径与压样环21内径相适配，为6. 18cm。
所述的压力传递杆33的长度与卸样推头34的高度之和稍大于压样环21的4. Ocm 高度，选5. 0cm。这样可以保证卸样时卸样推头34可以进入卸样环I. 0cm，把土样完全推到卸样环22内，且在限位器32的作用下保证卸样推头34与卸下的土样之间见有O. 5cm的安全距离，保护不会压坏试样。
结合图4 图7所示，本实施例的一种重塑土直剪试样的制样方法，包括如下步骤(I)平稳放置底座1，将环刀2套装在底座I上，此时，卸样环22与定位凸起12匹配放置，压样环21的底部与定位凸起12充分接触,卸样环22的底部与承力板11充分接触。
(2)称取设计的重塑土，放入压样环21和定位凸起12所围成的空间中，而后将制样活塞3的制样推头31缓慢放入压样环21中；在卸样推头34上施加竖向外力，通过压力传递杆33驱使制样推头31向下挤压土体，直至限位器32与压样环21的上缘充分接触，这时在压样环21底部形成直径6. 18cm高度2. Ocm的标准土样4。
(3)拆开底座I、环刀2和制样活塞3，此时土样4留在压样环21底部；然后将刚性底座I的定位凸起12朝下、定位圆环13朝上放置平稳；再将带有土样4的环刀2放置在刚性底座I上，通过定位圆环13固定环刀2 ;再将制样活塞3的卸样推头34朝下、制样推头31朝上装于制样环2上，卸样推头34插入与之适配的压样环21内。
(4)在制样推头31上轻轻施加竖向外力，通过压力传递杆33驱使卸样推头34向下挤压土样4，同时卸样环22内的空气由排气孔23排出，直至限位器32与压样环21的上缘充分接触，这时土样4被安全卸入到卸样环22的空间内。
(5)拆开底座I、环刀2和制样活塞3，取出土样4 ;卸样完毕，土样4即可供土体的直剪测试使用。
本发明克服了直剪试样传统制作的缺陷，不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度，而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。
权利要求
1.一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于包括底座、环刀和制样活塞，底座包括承力板，承力板上方设有定位凸起，承力板下方设有定位圆环，所述的环刀为阶梯型刚性薄壁圆环，包括压样环、卸样环，压样环和卸样环固接成一体，压样环和卸样环的外径与定位圆环的内径相适配，所述的制样活塞包括制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头由下及上依次固设在一起，且中心线相重合，其中制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为压样环的高度与标准试样的高度之差，限位器的直径大于制样推头的直径，压力传递杆为圆柱形直杆，直径小于压样环的内径，卸样推头的直径与压样环内径相适配。
2.根据权利要求I所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于所述的底座为刚性底座，承力板为圆形刚性板，厚度为O. 6cm,直径为8. Ocm,定位凸起为圆柱形，固设在承力板的上方，定位凸起的高度为3. 5cm;定位凸起的直径为6. 3cm,定位圆环固设在承力板的下方，定位圆环的内径为6. 5cm ;定位圆环的外径为7. Ocm ;定位圆环的高度为O. 5cm, 承力板、定位凸起、定位圆环的中心线相重合。
3.根据权利要求I所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于压样环和卸样环的外径均为6. 5cm，压样环的内径与标准试样直径匹配；压样环的高度为4. 0cm，卸样环的内径为6. 3cm ;卸样环的高度为3. 5cm ;卸样环上设有排气孔，环刀的总高度为7. 5cm。
4.根据权利要求I所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于所述的制样活塞，制样推头、限位器、压力传递杆、卸样推头均为实心圆饼形，其中制样推头的直径与压样环的内径相适配，制样推头的高度为2. Ocm,限位器的直径为7. 0cm，卸样推头的直径为 6. 18cm。
5.根据权利要求I所述的一种重塑土直剪试样的制样器，其特征在于所述的压力传递杆的长度与卸样推头的高度之和大于压样环的高度。
6.一种重塑土直剪试样的制样方法，其特征在于，包括如下步骤(1)平稳放置底座，将环刀套装在底座上，此时，卸样环与定位凸起匹配放置，压样环的底部与定位凸起充分接触，卸样环的底部与承力板充分接触；(2)称取设计的重塑土，放入压样环和定位凸起所围成的空间中，而后将制样活塞的制样推头缓慢放入压样环中；在卸样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使制样推头向下挤压土体，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时在压样环底部形成直径6. 18cm高度2. Ocm的标准土样；(3)拆开底座、环刀和制样活塞，此时土样留在压样环底部；然后将刚性底座的定位凸起朝下、定位圆环朝上放置平稳；再将带有土样的环刀放置在刚性底座上，通过定位圆环固定环刀；再将制样活塞的卸样推头朝下、制样推头朝上装于制样环上，卸样推头插入与之适配的压样环内；(4)在制样推头上施加竖向外力，通过压力传递杆驱使卸样推头向下挤压土样，同时卸样环内的空气由排气孔排出，直至限位器与压样环的上缘充分接触，这时土样被安全卸入到卸样环的空间内；(5)拆开底座、环刀和制样活塞，取出土样；卸样完毕，土样即可供土体的直剪测试使用。
全文摘要
本发明公开了一种重塑土直剪试样的制样器及其制样方法，属于土木工程学科的软土抗剪强度测试领域，包括刚性底座、环刀和制样活塞。底座为刚性，包括承力板、定位凸起和定位圆环；环刀包括固接在一起的压样环和卸样环，卸样环上设有排气孔；制样活塞包括由下及上固接在一起的制样推头、限位器、压力传递杆和卸样推头。本发明克服了直剪试样传统制作的缺陷，不仅能够保证土样的高度、平整度和密实度，而且能在整个制样过程中通过制样器自身的配件智能保护土样，操作方便，卸样简单。
文档编号G01N1/28GK102914458SQ20121038987
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者王伟, 李淼, 张芳, 白文辉, 杨丽君, 屠益琦, 池旭超 申请人:绍兴文理学院