[发明专利]土工模型试验制样装置

说明书

技术领域

本发明属于土工模型试验技术领域，涉及一种土工模型试验制样装置。

背景技术

土工模型试验在岩土工程研究中有着独特的优势，便于试验参数的采集，易于控制边界条件，给理论分析带来便利。因此，好的土工模型试验往往起到事半功倍的效果，是理论研究中的重要手段。土工模型试验的试样制备是一个十分关键的环节，尤其在需要重复制备大体积试样的试验中，保证各次所制备试样的初始物理力学状态基本相同，并保持每次制得试样自身的均质性，是确保获得准确合理的模型试验结果的首要问题。若直接向模型箱内填土，则试样容易受到不均匀外力的干扰，颗粒排列受到影响，形成土体的物理力学参数发生改变，难以获得均质的试样。传统的分层制样方法通常采用干密度控制，确定每一分层试样原材料的质量后，分层直接装入模型箱，然后压实至目标体积。该制样方法操作简便、快速，但存在如下一些缺陷：1)单层试样原材料填入模型箱的过程中，很难保证其在水平向的均匀性；2)分层填筑过程中，由于底层试样重复受到上层试样压实过程中压实能量的影响，常常导致整个试样呈现出最上部满足制样要求而下部过于密实的现象。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种简易而有效的土工模型试验制样装置，该装置为岩土工程中各种土工模型试验研究制备均质的试样，避免了直接向模型箱填土带来的试样的非均质性，也克服了传统的分层压实法所制得试样常具有的下部过于密实和水平向的均质性欠佳的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种土工模型试验制样装置，包括制样箱，装样箱和隔板，所述的隔板可套嵌在制样箱的底部，所述的装样箱位于制样箱的上方。

所述的制样箱为长方形箱体，其高度为3～5cm。

所述的装样箱是底面为正方形的箱体，其高度为3～5cm，装样箱的宽度与制样箱的宽度相同。

所述的装样箱两侧的壁板延伸过装样箱的底面形成有卡口，卡口卡设在制样箱壁板的上沿，卡口的高度为1～1.5cm。

所述的制样箱、装样箱和隔板的底板上均匀分布有大小均一的若干冲孔，该冲孔呈梅花形布置，孔径为5～10mm，孔间距为2～3倍孔径。

所述的制样箱的底部两侧设有卡槽，卡槽呈L行，所述的隔板套嵌在卡槽上。

所述的制样箱的两侧分别设有吊索，吊索呈U型，其高度略高于制样箱与装样箱的厚度和。

所述的隔板的一端设有把手。

所述的隔板的下方焊接有肋板。

所述的隔板的一端的两侧分别设有限位卡，限位卡使隔板仅可单向插入卡槽中，当隔板完全插入卡槽时，隔板的圆孔与制样箱底板的圆孔完全重合。

所述的制样箱的长度为其宽度的2～4倍。

所述制样箱可使颗粒材料沿其底板的圆孔自由落下，制备试验所需试样，所述装样箱可置于制样箱的顶部，便于向制样箱中填装试样原材料，所述隔板可插入制样箱底部的卡槽，既能封闭制样箱底板圆孔便于填装试样原材料，还可开放圆孔使箱内的颗粒材料自由落下。

制样箱的大小根据模型试验箱的大小制成无盖的浅箱，高度依据分层制样的厚度以5～10cm为宜。制样箱底板冲孔可使试样落下，孔径可取5～10mm，等径圆孔按梅花形分布(即相邻两孔距离恒定)，孔间距以2～3倍孔径为宜。长度方向上的两侧板底端留有L型卡槽，便于隔板的插入和固定。卡槽尺寸应当适宜，以不影响颗粒材料沿底板圆孔下落为准，且要保持隔板尽量紧贴底板。较长的两块侧板的外侧各安装一根吊索，便于制样箱的举升或起吊。

装样箱的用途在于向制样箱内装填试样原材料，同样可以使试样少受外力干扰，控制填土的均匀性和装入量。装样箱是与制样箱等宽的正方形浅箱，高度3～5cm为宜，底板布孔形式与制样箱一致，其中一对相对的壁板伸出底板约1cm，形成平行的卡口，卡口可以卡在制样箱两壁板上沿滑动。制样时，向装样箱内装土并来回滑动，直至制样箱内填满试样原材料。

隔板的尺寸与制样箱等宽，布孔形式和数量都与制样箱底板完全相同，两端比制样箱长出5～10cm，一端长出部分略宽形成限位卡，使得隔板完全插入制样箱底部卡槽时，上下圆孔能够恰好重合。当隔板向外拉出二分之一圆孔间距时，可与制样箱底板孔眼错开，此时可向制样箱填料；隔板完全推入后，上下孔位对正，颗粒材料可自由落下形成均匀的单层试样。隔板的尾端加装一把手，便于握持操作，底部可根据需要焊接一系列肋板，防止薄板受压弯曲变形后泄漏试样。