[实用新型]一种倾斜砂土空心圆柱试样制备装置

说明书

本实用新型属于土工试验领域，涉及一种倾斜砂土空心圆柱试样制备装置，包括试样成模模块、试样自动抛洒模块以及动力模块；所述试样成模模块由呈“圆柱形”的内成模筒、与该内成模筒同心嵌套设置且呈“圆柱形”的外成模筒、以及用于安装内成模筒和外成模筒的底板构成，内成模筒与外成模筒之间形成呈“空心圆柱形”的空腔；所述试样自动抛洒模块包括呈“漏斗形”的加料端以及与加料端相连且用于向空腔中落料的下料端，其轴线与空腔轴线重合设置；所述动力模块，用于提供动力使试样成模模块和试样自动抛洒模块产生相对转动，与试样成模模块和/或试样自动抛洒模块相连；实现了对制备沉积面与试样径向存在夹角的砂土空心圆柱试样的制备。

技术领域

本实用新型属于土工试验领域，涉及一种倾斜砂土空心圆柱试样制备装置。

背景技术

空心圆柱扭剪仪是目前最先进的室内试验设备之一，空心圆柱扭剪仪可以独立控制三个主应力的大小以及绕中主应力的方向转动的角度，因而可以开展各向异性的试验研究。但对空心圆柱试样的制备是该技术发展的瓶颈，制备空心圆柱试样的难度制约了空心圆柱扭剪仪的应用。

现有技术中，通常采用分层灌砂法制备砂土试样；使用排水固结法与分层压实法制备重塑黏土试样。但传统的分层灌砂法在制备试样时，试样原材料受重力作用自然下落，制备的试样沉积面方向水平，与试样的径向平行，为横观各向同性试样；而分层压实法在制备试样的过程中，采用击锤从试样上方施力，制备的试样沉积面方向也为水平，与试样的径向平行，同样是横观各向同性试样。

但应力矢量包括三个大小量和三个方向量，应力大小与应力方向的改变均可以导致材料表现出不同的力学性质。从试样角度考虑，现有的空心圆柱试样制备方法只能制备沉积面水平的空心圆柱试样，因此，试验所研究的材料必须是横观各向同性材料。从应力角度考虑，在试验过程中，中主应力方向始终与沉积面平行，空心圆柱扭剪仪只能实现对三个主应力大小以及一个主应力方向角的控制。

由于空心圆柱扭剪仪只能控制应力绕试样的径向发生转动，因此，需要限定中主应力方向沿径向且平行于沉积面方向。上述限定导致空心扭剪试验只能考虑一个应力方向角，只能研究一个维度的各向异性，无法完全模拟自然界中土体的受力状态，在一定程度上制约了空心圆柱扭剪仪的使用。

因此，有必要设计一种专用的设备，用于制备沉积面与试样径向存在夹角的砂土空心圆柱试样。从应力角度考虑，试样的应力状态依然由空心圆柱扭剪仪来控制，中主应力依然沿径向，依然可以绕中主应力发生转动，以研究一个维度的各向异性。从试样角度考虑，通过对沉积面方向的控制，使得试样的沉积面方向不再与径向平行，而是存在一个特定的夹角，进而实现对第二个维度的控制。试样沉积面与应力矢量之间的位置关系需要由两个方向角来表述，因此，该种试样可以用于研究应力的三个大小量以及两个方向量对试样的力学性质的影响。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种倾斜砂土空心圆柱试样制备装置，用于制备沉积面与试样径向存在夹角的砂土空心圆柱试样。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种倾斜砂土空心圆柱试样制备装置，用于制备砂土空心圆柱试样，包括：试样成模模块，用于径向施力挤压试样，包括呈“圆柱形”的内成模筒、与该内成模筒同心嵌套设置且呈“圆柱形”的外成模筒、以及用于安装内成模筒和外成模筒的底板，所述内成模筒与外成模筒与底板的同侧固定连接，且内成模筒与外成模筒之间形成呈“空心圆柱形”的空腔；试样自动抛洒模块，用于向空腔内抛洒试样原材料，设置在空腔远离底板的一侧上，包括呈“漏斗形”的加料端以及与加料端相连且用于向空腔中落料的下料端，其轴线与空腔轴线重合设置；动力模块，用于提供动力使试样成模模块和试样自动抛洒模块产生相对转动，与试样成模模块和/或试样自动抛洒模块相连。

可选地，所述动力模块包括电机以及用于传动的传送带，所述传送带连接电机以及底板外缘，电机启动后，传送带带动底板转动，底板带动内成模筒与外成模筒同步转动。