一种土样制样装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及土样制样技术领域，具体涉及一种土样制样装置及其使用方法。

背景技术

在环境工程、能源工程等众多工程领域，土体常经受力学、水力、化学及温度场的联合作用。了解多物理场耦合作用下土骨架-孔隙水-化学物质-温度之间的耦合作用机理，明晰多物理场耦合作用下土体变形、热量传输及其溶质运移规律，亟需开展多物理场耦合试验。由于多物理场耦合试验需测量土样不同深度处的温度、溶质浓度及孔隙水含量，常需在土样内部布设温度传感器、电导率传感器及渗压传感器等，因此多物理场耦合试验所需土样的直径和高度一般较大，常规圆柱土样尺寸较难满足要求。

现有常规土工试验一般采用分层击实法制取土样，制作过程中多将土样分批分层放入制样桶内部，利用击实锤击实，随后再将击实后的土样推出制样桶，并结合切土刀或环刀得到试验所需土样。但本申请发明人发现上述技术至少存在如下技术问题：采用击实锤击实土样无法确保土样整体均匀性。其次，从制样桶将土样推出的过程中还会对土样的结构性造成一定程度的扰动，导致土样无法维持原有形状。

发明内容

本申请的目的在于，通过提供一种土样制样装置及其使用方法，以解决现有技术制取土样的方法无法确保土样整体均匀性，从制样桶将土样推出的过程中还会对土样的结构性造成一定程度的扰动，导致土样无法维持原有形状的技术问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案。

一方面，提供一种土样制样装置，包括圆筒状的制样桶、固定支架和压土机构；所述固定支架包括支撑柱、与支撑柱顶部连接的顶板，以及与支撑柱底部连接的底板；所述顶板与底板之间设有用于放置所述制样桶的活动板，所述活动板可上下移动地安装在所述支撑柱上；所述活动板与所述底板之间设有升降装置；所述压土机构为与所述制样桶的内腔形状匹配的圆柱状，压土机构的顶部设有用于防止压土机构完全进入制样桶的限位板；所述压土机构设有多个，多个所述压土机构的半径一致，高度不同。

由此，可通过升降装置驱动活动板来将土样压实，相对于现有采用击实锤击实土样的方法，可以更好的保证土样整体均匀性。

在一些实施例中，所述制样桶由两个半圆桶拼接而成，两个所述半圆桶的顶部各设有一半圆环，两个半圆环上均设有第一螺纹孔，两个半圆环的表面设有一圆环，所述圆环上与所述第一螺纹孔对应的位置设有第二螺纹孔，所述圆环通过螺栓将两个半圆环拼合并固定在一起。

通过将可安装和拆卸的两瓣式制样桶，避免了从制样桶将土样推出的过程中对土样的结构性造成的扰动，保证了土样的完整性。

在一些实施例中，所述压土机构设有多个，多个所述压土机构的半径一致，高度不同。

在一些实施例中，所述活动板的上表面还设有底座，所述底座具有与所述制样桶底部形状相匹配的凹槽。

在一些实施例中，所述半圆桶的侧面设有把手。

又一方面，提供上述一种土样制样装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：计算制取一个土样所需土体质量，将计算好的土的质量平均分为N份，N为压土机构的数量，2≤N≤4；

步骤2：将第一份土样放入制样桶，将高度最高的压土机构放入制样桶内；

步骤3：将制样桶放在活动板上，通过升降机构向上推动活动板，直至限位板的下表面与的圆环上表面完全贴合，通过升降机构使活动板下降，从活动板上取出制样桶和压土机构，从制样桶中取出压土机构；

步骤4：依次放入其它份土样并依次将不同高度的压土机构放入制样桶内，重复步骤5直至土样被完全压实；每次放入的压土机构的高度递减；

步骤5：将土样从制样桶中取出，得到质地均匀的圆柱形土样。

在一些实施例中，所述制样桶由两个半圆桶拼接而成，两个所述半圆桶的顶部各设有一半圆环，两个半圆环上均设有第一螺纹孔，两个半圆环的表面设有一圆环，所述圆环上与所述第一螺纹孔对应的位置设有第二螺纹孔，所述圆环通过螺栓将两个半圆环拼合并固定在一起；

步骤5中，将土样从制样桶中取出包括：拧开螺栓，取下圆环，分离两个半圆桶，将土样从制样桶中取出。

在一些实施例中，将制样桶放在活动板上时，先将制样桶放在底座上的凹槽内，再将制样桶连同底座放在活动板上；拧开螺栓前，先将制样桶从底座上的凹槽内抽出；所述凹槽的形状与所述制样桶底部的形状相匹配。

本申请至少具有如下技术效果或优点：

1、通过升降装置、活动板以及压土机构的配合来压实土样，相对于采用击实锤击实土样的方法，可以更好的保证土样整体均匀性。

2、通过将可安装和拆卸的两瓣式制样桶，避免了从制样桶将土样推出的过程中对土样的结构性造成的扰动，保证了土样的完整性。

3、通过依次采用不同高度的压土机构来压实土样，保证了土样的紧实度。

附图说明

图1为本申请一实施例中一种土样制样装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例中其中一个半圆桶的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本申请一实施例中圆环的结构示意图；

图5(a)为本申请一实施例中压土机构的结构示意图(高度最高)；

图5(b)为本申请一实施例中压土机构的结构示意图(高度居中)；

图5(c)为本申请一实施例中压土机构的结构示意图(高度最低)；

图6为本申请一实施例中固定支架的结构示意图；

图7为图6的俯视图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

参见图1-图7，一种土样制样装置，包括圆筒状的制样桶1、固定支架和压土机构3。

其中，

制样桶1由两个半圆桶11拼接而成，两个半圆桶11的侧面均设有把手111。两个半圆桶11的顶部各设有一半圆环12，两个半圆环12上均设有第一螺纹孔13，两个半圆环13的表面设有一圆环14，圆环14上与第一螺纹孔13对应的位置设有第二螺纹孔15，圆环14通过螺栓16将两个半圆环12拼合并固定在一起。

固定支架包括支撑柱21、与支撑柱21顶部连接的顶板22，以及与支撑柱21底部连接的底板23。顶板22与底板23之间设有用于放置制样桶1的活动板24，活动板24可上下移动地安装在支撑柱21上。活动板24的上表面还设有底座25，底座25具有与制样桶1底部形状相匹配的凹槽26。

活动板24与底板23之间设有升降装置27。具体地，升降装置27可采用千斤顶。

压土机构3为与制样桶1的内腔形状匹配的圆柱状，压土机构3的顶部设有用于防止压土机构3完全进入制样桶1的限位板31。本实施例中，压土机构3设有三个，三个压土机构3的半径一致，高度不同，如图5(a)、(b)、(c)所示。

实施例二

本申请还提供一种上述土样制样装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将两个半圆桶拼合并固定在一起组成制样桶；

步骤2：将制样桶放入底座上的凹槽内；

步骤3：计算制取一个土样所需土体质量，将计算好的土的质量平均分为N份，N为压土机构的数量，2≤N≤4；

步骤4：将第一份土样放入制样桶，将高度最高的压土机构放入带有底座的制样桶内；

步骤5：将带有底座的制样桶放在活动板上，通过升降机构向上推动活动板，直至限位板的下表面与的圆环上表面完全贴合，通过升降机构使活动板下降，从活动板上取出带有底座的制样桶和压土机构，从制样桶中取出压土机构；

步骤6：依次放入其它份土样并依次将不同高度的压土机构放入带有底座的制样桶内，重复步骤5直至土样被完全压实；每次放入的压土机构的高度递减；

步骤7：将制样桶从底座中抽出，拧开螺栓，取下圆环，分离两个半圆桶，即可得到质地均匀的圆柱形土样。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。