[实用新型]一种颗粒材料三轴试验制样装置

说明书

本实用新型涉及试验制样技术领域，公开了一种颗粒材料三轴试验制样装置，即一方面在成型模具的瓣体合模时，通过使所述成型模具的底部套在模具底座的顶部外周上并压紧样品包裹膜的底部，可提升模具在制样时的结构稳定性，另一方面可在制样前利用模具瓣体内部通气结构，形成负压而使样品包裹膜的中部舒展地且紧贴地附着在所述成型模具的内壁面上，方便对样品包裹膜进行铺设，进而利于提升无粘性柱体状样品的制样效率及合格率。此外，由于可以在瓣体张开时，方便对成型的无粘性柱体状样品进行三轴压缩试验，使得相比较于现有抽真空制样方法和冷冻制样方法，可节省时间和步骤，大大提升制样及试验的效率。

技术领域

本实用新型属于试验制样技术领域，具体地涉及一种颗粒材料三轴试验制样装置。

背景技术

三轴压缩试验是指有侧限压缩和剪力试验，使用的仪器为三轴剪力仪(亦称三轴压缩仪)，也简称三轴试验。三轴剪力仪的核心部分是三轴压力室，并配备有轴压系统、侧压系统和孔隙水压力测读系统等；试验用的土样为圆柱形，其高度与直径之比为2～2.5；试样用薄橡皮膜包裹，使土样的孔隙水与膜外液体(水)完全隔开。常规三轴压缩试验是将圆柱形试样放置于充满水或者其它液体介质的三轴压力室中，由外部压力控制器控制压力室中的液体压力以及试样两端的压力和变形。三轴压缩试验可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程，因此在岩土力学的研究中，是研究岩土体变形特性最重要的试验手段。

由于土体的碎散性，可将土体看作是颗粒材料的集合。在制备三轴试验试样时，如果材料中存在黏粒，则试样能通过胶结力保持形态，一般可用三瓣制样模具制备，即利用击样器击实三瓣制样模具中的土体，形成圆柱形试样；由于黏粒的存在，当拆去三瓣制样模具后，试样仍然可以保持圆柱形形态，随后将其用橡皮膜包裹，即可放入三轴压缩仪的压力室中进行试验。而当材料中无黏粒时，由于拆除制样模具后，试样无法保持直立状态，所以常规方法已无法适用。

针对无粘性颗粒材料的制样过程，现有方法一般是：先在试验机底座(即三轴压缩仪的压力室底座)上扎好橡皮膜；安装三瓣制样模具，再将橡皮膜外翻在三瓣制样模具上；随后分层地将无黏性的颗粒材料填入模具中，直至装完最后一层；整平表面，拆除模具紧箍，加上试样帽，将初始外翻在模具上的橡皮膜套在试样帽上，并扎紧；将试样帽中的排水(气) 孔与真空泵连接，随后开启真空泵，从试样顶部抽气，使试样内部形成负压，这样无黏性的试样能在负压的作用下直立成型，最后才能拆去三瓣制样模具。另外，还有一种方法是将具有一定含水率的试样和模具一起放入冰柜中冷冻，利用冻结的水分使颗粒间产生黏聚力。

但是，前述这两种方法都存在如下几点问题：(1)、三轴试验机的试样底座直径与三瓣制样模具内径相同，所以将三瓣制样模具放在试样底座上时非常不稳定，经常需要辅助人员协助，且效果较差；(2)、需要让外翻在模具上的橡皮膜紧贴模具，然而在实际操作中，很难实现将橡皮膜紧贴模具内侧；(3)、对试样进行抽真空时难以控制精确的压力，即试样较大时，要使试样整体达到相同的负压就需要较长的抽真空时间，有时还存在试样不稳定的情况，而导致制样失败，这种抽真空制样方法整体的稳定性和效率较差；(4)、由于使用抽真空的方法，试样内部已有初始固结压力，所以该方法无法针对低固结压力的土样或者自然堆积的试样进行试验研究；(5)、若采用冻结的方法，由于水变为冰后会发生膨胀，会对试样内部结构产生一定的改变，进而影响试验结果的代表性，同时冻结后的试样需要在常温条件下解冻，也需要较长的时间才能进行正式试验，降低了试验效率。

实用新型内容

为了解决在现有针对无粘性颗粒材料的制样过程中所存在稳定性差和效率低的问题，本实用新型目的在于提供一种颗粒材料三轴试验制样装置。

本实用新型第一方面所采用的技术方案为：

一种颗粒材料三轴试验制样装置，包括有成型模具、模具开合切换机构、样品包裹膜、模具底座、模具顶部套环和制样压头，其中，所述成型模具包括有至少两个瓣体且在瓣体合模时可围成用于成型柱体状样品的外壁体，所述模具开合切换机构用于驱使所述成型模具在瓣体张开与瓣体合模之间相互切换；