专利名称：异形土样制备器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种土工实验中使用的土样制备装置，尤其涉及一种适用于测定 具有曲面的地下结构物与土体相互作用的异形土样制备器。
背景技术：
对于土和结构相互作用研究，比较常用的是直剪仪、三轴试验仪和单剪仪。在利用 这些仪器进行实验时，不可避免的要涉及到土样的制备问题。目前所制备的土样，无论其是 圆柱体还是正(长)方体等其他形状，其上下表面均为平面，这种土样对于研究表面是平面 的结构物与土体的相互作用问题是合适的，但对于一些特殊构筑物(如建筑及交通工程等 大量采用的桩基础、钻井海洋平台所采用的深水桩基础、煤炭及冶金矿山的立井井壁等)， 其表面不再是平面，而是有一定弧度的曲面，此时若再采用这种上下表面均为平面的土样， 土样的受力状态与工程中其实际的受力状态存在明显差异，所测出的力学参数显然与实际 情况不符。
发明内容针对上述技术问题，本实用新型提供了一种异形土样制备器，可制备与曲面地下 结构物相配合的土样，大大提高了实验数据的准确性。本实用新型包括装样筒、加压装置、结构物固定装置以及结构物，所述结构物顶部 为曲面，底部设有凹槽甲，所述加压装置包括加压板和传压板，其中传压板上表面为平面， 下表面为与结构物曲面相配合的曲面结构。将加压装置分成加压板和传压板两部分，通过 改变加压板的厚度，即可利用同一传压板制作不同高度的土样。所述的加压板的两面均为 平面，传压板与加压板接触的上表面为平面，而与土体接触的下表面设计为曲面，该曲面要 与结构物的曲面相配合，其中当结构物的表面为曲率半径为R的凸面时，传压板的下表面 即设计为曲率半径为R的凹面；当结构物的表面为曲率半径为R的凹面时，传压板的下表面 即设计为曲率半径为R的凸面。这样用传压板压实土样时，能让土样上表面形成凸面/凹 面，下表面形成凹面/凸面，以便应用于测定具有曲面的结构物和土体相互作用的直剪仪。上述装置中，所述传压板上设有用来排水的通孔。加工时可沿环形排列设置若干 直径为1. 0 1. 5mm的小通孔，便于控制实验过程中的排水条件。上述装置中，所述装样筒底部设有与结构物底部的凹槽甲贯通的凹槽乙，凹槽甲 和凹槽乙共同构成用来放置结构物固定装置的主槽。优选的，所述主槽为十字形，所述结构物固定装置为与之配合的十字形固定架，十 字形固定架端部设有螺纹，十字形固定架的长度大于主槽的长度。将结构物放入装样筒后， 使其上的凹槽甲与装样筒上的凹槽乙对齐形成一十字形主槽，将十字形固定架放入其中， 两端用螺栓固定，防止制样过程中结构物的偏移。进一步，为便于识别各部分曲面的轴线方向，并使各部分曲面轴线位于同一平面 内，所述装样筒顶部和底部、结构物底部以及传压板上均设有用来标示曲面结构轴线方向的定位标记。优选的，所述定位标记为定位槽。本实用新型通过将传压板表面加工成与结构物表面曲率半径相同的曲面，使土体 的受力更接近于实际的径向应力状态，可保证测得的力学参数更精确；同时，在装样筒上设 置了固定结构物的结构以及标记曲面轴线方向的定位标记，既能对曲面进行有效定位，又 能防止结构物出现偏移，保证了实验环境的稳定性。
以下结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述

图1是装样筒的主视图；图2是装样筒的俯视图；图3是装样筒的仰视图；图4是传压板的俯视图；图5是传压板的主视图；图6是传压板的左视图；图7是结构物的仰视图；图8是结构物的主视图；图9是结构物的左视图；图10是本实用新型的主视剖视图；图11是图10的仰视图；图中，1、装样筒，2、第一定位槽，3、凹槽乙，4、传压板，5、通孔，6、第二定位槽，7、结 构物，8、凹槽甲，9、加压板，10、十字形固定架，11、螺栓，12、螺纹。
具体实施方式
如图所示，本实用新型的实施方式包括装样筒1、加压板9、传压板4、结构物7以 及用来固定结构物7的十字形固定架10。所述装样筒1的横截面为方形，其内设有直径为 61. 8mm的中空通道，装样筒1顶部内侧沿AB方向(直剪实验时的剪切方向，也即地下曲面 结构的轴线方向)设有两第一定位槽2，装样筒1底部与AB方向对应的方向以及与该方向 垂直的方向各设有两个将内外壁贯通的凹槽乙3。结构物7的上表面为曲率半径为R的凸 面，下表面上设有十字形的凹槽甲8，其中凹槽甲8的一条凹槽与上表面的轴线方向CD — 致。所述加压板9上下表面均为平面，传压板4上表面为平面，下表面为曲率半径为R的 凹面，沿凹面轴线方向EF两侧设有第二定位槽6。传压板4上沿周向环形设有三圈直径为 1. 0 1. 5mm的通孔5。所述十字形固定架10由两根圆钢交叉焊接而成，每根圆钢的长度 比装样筒1的外壁长10mm，将其安于凹槽甲8和凹槽乙3组成的十字形主槽内，其端部伸出 装样筒1外，每根圆钢的两端设有长度为15mm的螺纹12。本实用新型的各组成部分均采用 45#钢制成，并对其进行调质和发蓝处理。使用该异形土样制备器制作土样的具体步骤如下1、将结构物7自装样筒1下部放入装样筒1，并使结构物7轴线方向EF的凹槽甲 8与装样筒1底部AB方向的凹槽乙3相对齐。[0027]2、将十字形固定架10放入结构物7下部的凹槽甲8中，并通过螺栓11将十字形 固定架10与装样筒1固定在一起，以防制样过程中结构物7移位或从装样筒1中脱落。3、将搅拌好的满足实验要求(含水量、重度、孔隙比等)的土料装入装样筒1中 (加入土料的重量根据所需制备试样的高度、重量等经计算确定)。4、将传压板4自装样筒1上部放入装样筒1，并使其第二定位槽6与装样筒1上部 的第一定位槽2相对齐，然后放上加压板9。5、把该土样制备器放到压实仪上缓慢加压到设计土样高度，稳定约3分钟左右。6、取下十字形固定架10，然后用脱模仪进行脱模。7、取下加压板9，将结构物7、土体以及传压板4组成的异形土样缓慢压入内壁均 勻涂凡士林的环刀内，然后将装样环刀置入叠式饱和器中，按照实验要求进行饱和后再进 行试验，或者直接将结构物7、土体以及传压板4组成的异形土样缓慢压入直剪仪中，进行 有关土与结构物相互作用的直剪试验。
权利要求1.一种异形土样制备器，包括装样筒(1)、加压装置、结构物固定装置以及结构物(7)， 所述结构物(7)顶部为曲面，底部设有凹槽甲(8)，其特征在于所述加压装置包括加压板 (9)和传压板G)，其中传压板(4)上表面为平面，下表面为与结构物曲面相配合的曲面结 构。
2.根据权利要求1所述的异形土样制备器，其特征在于所述传压板(4)上设有用来 排水的通孔(5)。
3.根据权利要求1或2所述的异形土样制备器，其特征在于所述装样筒(1)底部设 有与结构物⑵底部的凹槽甲⑶贯通的凹槽乙(3)，凹槽甲⑶和凹槽乙(3)共同构成用 来放置结构物固定装置的主槽。
4.根据权利要求3所述的异形土样制备器，其特征在于所述主槽为十字形，所述结构 物固定装置为与之配合的十字形固定架(10)，十字形固定架(10)端部设有螺纹，十字形固 定架(10)的长度大于主槽的长度。
5.根据权利要求1或2所述的异形土样制备器，其特征在于所述装样筒(1)顶部和 底部、结构物(7)底部以及传压板(4)上均设有用来标示曲面结构轴线方向的定位标记。
6.根据权利要求3所述的异形土样制备器，其特征在于所述装样筒(1)顶部和底部、 结构物(7)底部以及传压板(4)上均设有用来标示曲面结构轴线方向的定位标记。
7.根据权利要求6所述的异形土样制备器，其特征在于所述定位标记为定位槽。
专利摘要本实用新型涉及一种土工实验中使用的土样制备装置，尤其涉及一种适用于测定具有曲面的地下结构物与土体相互作用的异形土样制备器。该制备器包括装样筒、加压装置、结构物固定装置以及结构物，所述结构物顶部为曲面，底部设有凹槽甲，所述加压装置包括加压板和传压板，其中传压板上表面为平面，下表面为与结构物曲面相配合的曲面结构。本实用新型通过将传压板表面加工成与结构物表面相配合的曲面，使土体的受力更接近于实际的径向应力状态，可保证测得的力学参数更精确。
文档编号G01N1/36GK201909731SQ201020658539
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者夏红春, 杜泽超 申请人:聊城大学