一种取土制样及脱模一体化实验装置及其使用方法

技术领域

本发明属于土工试验试件制作装置领域，具体涉及一种取土制样及脱模一体化实验装置及其使用方法。

背景技术

目前，直剪、三轴试验中原状土的制样常用的方式击入法、压入法、震动法三种方法击入法和震动发对原状土都有较大扰动，压入法适合较软土层取样。为了使试验误差更小就需要减少对土体的扰动，而对于土质坚硬和易液化的土体使用传统的压入方式显然无法做到。取样完成后的脱模通常需要专门的脱模仪器，现今的脱模仪器往往较大，不方便携带。试验中也需要制作重塑土样，重塑土样的制作方式通常为击实制样，重塑土样一般是控制击实功或控制试样质量，在砸制过程中往往会造成试样的飞溅，造成试样高度不一致或需要反复砸制。在控制击实制样时为了控制制样质量，减少不确定因素影响，需要通过固定人员，固定击实次数等一系列手段来控制制样质量。造成制作过程比较复杂、单调且不确定因素也会对每次的试验结果造成一定的影响，会使得最终结果误差较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提出一种取土制样及脱模一体化实验装置，技术方案如下。

一种取土制样及脱模一体化实验装置，包括底板1，所述底板1上固定有支架，其特征在于，所述支架顶部设置有可沿支架上下移动的转杆7，所述转杆7底部可拆卸安装有压板11，所述底板1设置有板孔，在板孔处可拆卸安装有盖板16，通过所述支架固定有护筒15，所述护筒15与压板11的位置相对应；在压板11上可拆卸安装有环形罩23；

取土时移去盖板16并在相应位置处放置有圆筒22，压板11与环形罩23连接，环形罩23的内直径大于圆筒22的直径；重塑土样时，在板孔处安装有盖板16，选取与压板11相匹配的三瓣模13,三瓣模13位于盖板16上并与压板11位置相对应，卸下环形罩23。

进一步的，所述支架包括竖梁3与横梁8；所述竖梁3设置有放置孔5与固定孔10，所述固定孔10与放置孔5相互垂直，所述固定孔10穿过放置孔5，所述固定孔10内设置有定位销9，所述护筒15两侧设置有定位柱20，所述定位柱20置于放置孔5后通过定位销9固定。

进一步的，所述放置孔5在竖梁3上设置有多个，所述竖梁3侧壁对应每组固定孔10横向穿过一个放置孔5，所述放置孔5贯穿竖梁3。

进一步的，所述横梁8设置有螺纹孔，所述转杆7为螺纹柱，所述转杆7穿过螺纹孔与横梁8螺纹连接，所述转杆7顶部设置有把手6。

进一步的，所述盖板16两侧设置有耳板17，所述底板1对应耳板17设置有板槽18，所述耳板17通过紧固件19与底板1可拆卸连接，所述耳板17两侧安装有可转动的提手21。

进一步的，所述底板1两侧可拆卸安装有踏板2。

进一步的，定位销9包括两根平行设置的支柱，所述支柱滑动安装在固定孔10内。

所述的取土制样及脱模一体化实验装置的使用方法，其特征在于，包括野外取样过程与重塑土样制作过程和脱模过程，其中，野外取样过程包括：

S1、将本实验装置安放至取样地点；

S2、将踏板2卡放至底板1上并拆除基础底板1的盖板16；

S3、依据圆筒22的大小将转杆7底部安装相对应的压板11；

S4、将圆筒22放置在底板1的板孔位置，圆筒22与压板11位置相对应，此时，该压板11与环形罩23连接，环形罩23的内直径大于圆筒22的直径；

S5、转动把手6使压板11与圆筒22接触，调整圆筒22与地面垂直，转动把手6将作为取样桶的圆筒22压入土体，实现取样操作；

重塑土样制作过程包括：

S6、将本实验装置安放在平整处，此时盖板16位于底板1的板孔内；

S7、依据试验设计要求选取三瓣模13与压板11，压板11的内直径与三瓣模13的内直径相匹配；

S8、将压板11安装至转杆7下端，将三瓣模13放置在压板11的下方，与压板11位置相对应，将三瓣模13中加入定量的土壤，旋转把手6带动压板11向下压制土壤，根据转杆7上的刻度实时观察压入深度，到设定深度即可停止；

脱模过程为：

S9、在制样结束后将固定护筒15的定位销9拔出，将护筒15旋转180度后再安装固定，把三瓣模从上部插入护筒15，旋转把手6向下就将试样的土壤从三瓣模13中推出。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：本发明公开了一种野外原状土取样及脱模一体化实验装置，本发明设计的实验装置，可以一物多用，如野外取样、脱模及制样等。可根据需要制作不同规格的试样，其结构相对简单，携带方便，可快速拼装和拆卸，灵活性和实用性相对较高，易操作可控制性强。现场取样时，可减少对原状土的扰动，可解决试样制作时压实度和质量稳定等问题，有利于降低试验误差等。具体有以下有益效果：

1.野外取样土体性质复杂多变，单一的取样设备只能适用一种类型土体，且对原状土扰动较大，本试验装置能节省人力的同时最大程度的减少对原状土的扰动。

2.通过转杆上的刻度能精准控制取样时取样桶的下沉速度和下沉深度，减少对原状土的扰动；同时在制样时控制试样每层土样的高度，且使得每层的压实度是相同的。

3.利用转杆进行压制试样，保证土样在压制时不会造成土样的飞溅，可精准控制试样的质量。

4.脱模简单，易操作，仅需转动护筒就可以进行脱模，属于静压脱模，保证脱模的质量可靠不会损伤试件。

5.仅更换压板就可以进行多种尺寸试样的制作及脱模取样，极大的节约了资金和不同模具的更换。

6.整体结构设计巧妙，使用操作易上手，同时造价便宜。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体侧视结构示意图；

图3为本发明的整体俯视结构示意图；

图4为图3中A结构放大示意图；

图5为图3中A-A剖视结构示意图；

图6为图5中B结构放大示意图；

图7为本发明的定位销与定位柱结构示意图；

图8为本发明的转杆局部结构示意图；

图9为本发明的三瓣模结构示意图；

图10为本发明的野外取样使用状态结构示意图；

图11为本发明的重塑土样制作态结构示意图；

图12为本发明的脱模状态结构示意图；

图13为本发明的压板及环形罩结构示意图。

图中，1、底板；2、踏板；3、竖梁；4、定位槽；5、放置孔；6、把手；7、转杆；8、横梁；9、定位销；10、固定孔；11、压板；12、连接筒；13、三瓣模；14、固定箍；15、护筒；16、盖板；17、耳板；18、板槽；19、紧固件；20、定位柱；21、提手；22、圆筒；23、环形罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3、图5所示，一种取土制样及脱模一体化实验装置，包括底板1，底板1上竖直安装有支架，支架顶部安装有可沿支架上下移动的转杆7，转杆7底部可拆卸安装有压板11，底板1上开拆卸安装有盖板16，支架中间安装有护筒15，护筒15与压板11的位置相对应。

支架包括竖梁3与横梁8，横梁8设置有螺纹孔，转杆7为螺纹柱，转杆7穿过螺纹孔与横梁8螺纹连接，转杆7顶部设置有把手6，压板11位于转杆7底部。

具体的，压板11顶部设置有连接筒12，连接筒12安装有轴承。其中，轴承的内圈与转杆螺纹连接，便于更换压板。轴承的外圈与连接筒12内壁固定连接。压板11可根据具体需要进行更换。

如图6、图7所示，竖梁3设置有放置孔5与固定孔10，固定孔10与放置孔5相互垂直，固定孔10穿过放置孔5，固定孔10内安装有定位销9，护筒15两侧设置有定位柱20，定位柱20安装在放置孔5后通过定位销9固定。

具体的，定位住20设置有定位槽4，定位槽4与定位销9形状相配合。定位柱20安装在放置孔5时，定位槽4位于固定孔10中间部位。

放置孔5沿竖梁3均匀设置有多个，竖梁3侧壁对应每组固定孔10横向穿过一个放置孔5，放置孔5贯穿竖梁3，定位销9包括两根平行设置的支柱，支柱滑动安装在固定孔10内。

底板1设置有板孔，盖板16安装在板孔内。

如图3、图4所示，盖板16两侧设置有耳板17，底板1对应耳板17设置有板槽18，耳板17通过紧固件19与底板1可拆卸连接，耳板17两侧安装有可转动的提手21。

具体的，紧固件19为锁紧螺栓。

盖板16用于放置圆筒22或者三瓣模13，压板11底部设置有与圆筒形状相配合的环形罩23。

具体的，圆筒22底部设置有刀刃，便于插入土壤内进行取土操作。

具体的，三瓣模13由三个弧形板构成，三个弧形板拼在一起构成一个完整的三瓣模，三瓣模13侧壁套装有固定箍14将三个弧形板固定在一起。

底板1两侧可拆卸安装有踏板2。

具体的，底板1两侧设置有滑块，滑块为凸形或者燕尾形，踏板侧壁设置有滑槽，滑槽与滑块形状相配合，滑块滑动安装在滑槽内。

如图8所示，转杆7侧壁设置有平面，平面上刻有刻度。

本装置中，支架采用全钢制造，竖梁3与横梁8采用中空制造工艺，在开口处采用钢片补齐，连接方式采用焊接。在转杆7一侧打磨平整后在平整的面上刻画刻度线，一字型的把手6为铁制与转杆7利用螺纹连接，可调换加压组件与转杆7下端使用螺母连接，螺母与轴承连接，轴承与压板11连接，可以使压板11不随转杆7转动而转动，只传动竖直向下的压力。护筒15采用高强度钢材，其上端口径略微大于模具直径。控制定位销9，即插销，为钢材制作，防止护筒15转动。底板1采用钢板，同时在上部覆盖一层橡胶为减少试件从模具中脱出时与地面的碰撞。踏板2整体支撑结构由钢材制成，为减少重量踏板2部分使用高强塑料制作。

一种取土制样及脱模一体化实验装置的使用方法，包括野外取样过程与重塑土样制作脱模过程，其中，如图10所示，野外取样过程包括：

S1、将本实验装置安放至取样地点；

S2、将踏板2卡放至底板1上并拆除基础底板1的盖板16；

S3、依据圆筒22的大小将转杆7底部安装相对应的压板11；压板11面积大于圆筒22面积。

S4、盖板16处土壤修正平整除去外层浮土及杂物，将圆筒22放置在底板1的板孔中间位置，圆筒22与压板11位置相对应，此时，该压板11与环形罩23连接，环形罩23的内直径大于圆筒22的外直径；

S5、转动把手6使压板11与圆筒22接触，调整圆筒22与地面垂直，转动把手6将取样桶压入土体，实现取样操作；

如图11、所示，重塑土样制作包括：

S6、将本实验装置安放在平整处，此时盖板16位于底板1的板孔内；

S7、依据试验设计要求选取三瓣模13与压板11，压板11与三瓣模13内直径一致或略小一些；

S8、将压板11安装至转杆7下端，将三瓣模13放置在支架中央部位，将三瓣模13中加入定量的土壤旋转把手6带动压板11向下压制土壤，根据转杆7上的刻度实时观察压入深度，到设定深度即可停止；

如图12所示，脱模过程包括：

S9、在制样结束后仅需将固定护筒15的两个定位销9拔出，将护筒15旋转180度再安装固定，把三瓣模从上部插入护筒15，旋转把手6向下就可以将试样的土壤从三瓣模13中推出。

具体的，压板包括两种，带环形罩23的压板(如图10、13所示)与不带环形罩的压板(如图1、图2所示)，野外取样过程使用带环形罩的压板，重塑土样制作及脱模过程使用不带环形罩的压板。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。