[发明专利]土体快速三轴试验的制样器及其制样方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是土体快速三轴试验的制样器及其制样方法，属于土工试验技术领域。

背景技术

对于粘性土、掺砾石粘土的三轴固结剪切试验，由于粘性土渗透系数很低，排水极慢，按常规试验方法完成一个中三轴(直径Φ＝101mm)的固结排水剪试验常需要超过7天的时间，而对于大三轴(直径Φ＝300mm)，一个试验甚至需要近1个月时间，完成一组(4～5个试验)需要几个月的时间，极花费时间。

为了解决上述试验时间长的问题，采用了一种快速三轴剪切试验方法，该方法采用中心设置由砂粒填充而成的圆柱形砂芯的圆柱形试样(称为砂芯圆柱样)进行试验，使试样排水得以快速进行、孔隙水压力得以迅速消散，有效解决了常规三轴固结剪切试验试验时间长的问题。

然而，快速三轴试验所用的砂芯圆柱样没有现成的制样器，现有圆柱形试样的标准制样器不能直接用于制作砂芯圆柱样，因此，需要重新设计和配置砂芯圆柱样的制样器；同时，由于砂芯圆柱样与常规圆柱样两者均为圆柱形，其高度、直径尺寸都一致，砂芯圆柱样的制样器有许多部件与圆柱样制样器可以互用，因此，设计砂芯圆柱样的制样器时还应考虑其对圆柱样的通用性，以避免重复配置造成资源浪费。此外，砂芯圆柱样由于掺加了砂芯柱体，制样时已不能按常规制样方法进行，需要研究适用于砂芯圆柱样的制样方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一个能制作砂芯圆柱样的制样器及其制样方法，解决上述砂芯圆柱样的制样问题，同时使该制样器能适用于制作圆柱形试样，避免重复配置、节省了资源。

土体快速三轴试验的制样器包含击样筒和击样器两部分。击样筒包括底座、三开模、下部夹具，上部夹具以及护筒；击样筒底座上设有三开模，三开模外侧有下部夹具将底座与三开模固定在一起，三开模由上部夹具将其固定。击样器包括传力板、击实锤、导杆、限位器；导杆上设有击实锤，导杆上端设有限位器。击样筒底座为双面底座，其边缘双面均有螺纹型圆孔，底座中间部位一面为圆形固定凹槽、另一面为中心带圆孔的圆形固定凹槽。三开模由三片圆心角均为120°的圆弧形金属片组成。下部夹具为圆环形，其边缘带有圆孔，通过下部夹具可用螺丝把底座与三开模固定在一起；上部夹具为对开型，两片接头处带孔且用螺丝连接。传力板有两种，一种为顶面带螺纹圆孔的金属板，另一种为中心部位穿孔的金属板。导杆为圆柱形直杆，一个端部带有螺纹、另一端部无螺纹但截面较小，导杆可与顶面带螺纹圆孔的击锤传力底板或中心带圆孔的底座固定在一起。

砂芯圆柱样制样时先将导杆(导杆直径应小于试样直径的1/5)固定在击样筒底座上，往击样筒内逐份倒入土体并按要求干密度进行分层击实，之后，取出导杆，用粘土填满底座中心圆孔，往试样中心圆柱孔分层倒入砂粒(砂粒成分应为细砂～粗砂，粒径0.075mm～2mm)，并按要求密度(应小于土体干密度)捣实，砂粒填筑完成后，用粘土封住圆柱孔上部孔口，此时，已完成砂芯圆柱样的击样步骤，之后，逐步拆除击样器及击样筒，即得到砂芯圆柱样。

本发明首先解决了砂芯圆柱样的制样器问题，同时使制样器能适用于常规圆柱样的制作，避免了不同制样器多个相同部件的重复配置，有效节省了资源；同时，本发明还提出了砂芯圆柱样的制样方法，解决了砂芯圆柱样的制样技术问题。该制样器及其制样方法不仅使用简捷，操作方便，节省了试验时间，更在制取均匀、达标的砂芯圆柱样上达到了良好的效果。

附图说明

附图1是土体快速三轴试验的制样器的主视剖面示意图。图中，1击样筒底座、2三开模、3下部夹具、4上部夹具、5护筒、6击样器传力板、7击实锤、8导杆、9限位器、10固定螺丝。

附图2是按本发明制样后的砂芯圆柱形试样示意图。图中，1圆柱形砂芯、2待试验土体。

具体实施方式