一種重塑土分層擊樣裝置及其制樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制樣裝置，特別是涉及一種重塑土分層擊樣裝置及其制樣方法， 屬于土木工程學(xué)科的土工試驗(yàn)制樣領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)相關(guān)土工試驗(yàn)規(guī)程（SL237-1999、JTGE40-2007)，目前常用的重塑土制樣方法 分為擊樣法和壓樣法。
[0003] 擊樣法是根據(jù)制樣筒的容積和要求干密度計(jì)算所需濕土的質(zhì)量，并將其倒入制樣 筒內(nèi)，將土樣一層或分層擊實(shí)成樣；而壓樣法是根據(jù)壓樣器的容積和要求干密度計(jì)算所需 濕土的質(zhì)量，將濕土樣倒入預(yù)先裝好環(huán)刀的壓樣器內(nèi)，通過(guò)活塞采用靜壓力將土樣壓緊直 到所需密度。
[0004] 由于擊樣法簡(jiǎn)單易行且制樣周期短，所以擊樣法在實(shí)驗(yàn)室制樣中得到了廣泛的應(yīng) 用。然而，在分層擊樣的過(guò)程中，由于制樣筒的直徑是固定的，為了確保土樣的干密度達(dá)到 預(yù)定值，需要嚴(yán)格控制每層土樣的高度。
[0005] 目前，一般通過(guò)觀察直尺或游標(biāo)卡尺的刻度來(lái)控制土樣的高度，即在一定擊實(shí)次 數(shù)后，用直尺量取已擊實(shí)土樣的高度，若高度大于預(yù)訂高度，則繼續(xù)擊實(shí)，并重復(fù)前序步驟， 一旦高度小于預(yù)訂高度，說(shuō)明此時(shí)得到的試樣干密度比預(yù)定值大，為了確保制樣的精確性， 則需要重新制樣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，用直尺或游標(biāo)卡尺進(jìn)行土樣高度的測(cè)量時(shí)，測(cè)量精度受 人為因素的干擾較大，極易產(chǎn)生誤差。因此，如何設(shè)計(jì)出一種可以快速地進(jìn)行精確分層定位 的擊樣裝置及制樣方法是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種重塑土分層擊樣裝置 及其制樣方法，特別適用于土木工程學(xué)科的土工試驗(yàn)制樣。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、操作簡(jiǎn)單、成本較低、實(shí) 用性強(qiáng)的重塑土分層擊樣裝置，不僅可精確定位出分層制樣高度，而且可快速制備出滿足 要求的分層制樣及完整制樣，同時(shí)可根據(jù)需要改變分層層數(shù)，大幅提高制樣效率和精度，極 具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
[0008] 本發(fā)明所要解決的又一技術(shù)問(wèn)題是提供操作簡(jiǎn)便、容易掌握、高效可靠、通用性強(qiáng) 的重塑土分層擊樣裝置的制樣方法，不僅步驟有序、制樣直接有效、誤差較小，而且操作簡(jiǎn) 單到位、省時(shí)省力、降低重復(fù)制樣所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，特別適用于精確分層定位擊樣。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種重塑土分層擊樣裝置，包括底座、盛樣模具、擊實(shí)器、限位器、套筒和承壓板； 所述套筒為形狀一致、高度不同的不同規(guī)格可疊裝組合式套筒，所述套筒的內(nèi)壁高度分別 為不同規(guī)格的制樣預(yù)設(shè)高度。
[0011] 其中，所述盛樣模具固定在底座上，所述擊實(shí)器用于對(duì)盛樣模具中的土樣進(jìn)行擊 樣、包括壓頭和傳力桿，所述限位器嵌合在盛樣模具的敞口頂端面，所述套筒依次疊裝在限 位器的頂端面，所述承壓板設(shè)置在傳力桿的頂端面。
[0012] 同時(shí)，所述限位器和套筒相匹配連接后套裝于傳力桿，所述限位器和套筒的內(nèi)徑 尺寸均與傳力桿的直徑尺寸相匹配；所述承壓板的底端面與套筒的頂端面可匹配銜接；當(dāng) 擊實(shí)器擊樣后、承壓板的底端面與套筒的頂端面達(dá)到銜接時(shí)實(shí)現(xiàn)分層制樣，通過(guò)改變疊裝 的套筒規(guī)格及其數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)每一分層時(shí)的分層制樣高度。
[0013] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述底座的頂端面設(shè)置有用于盛樣模具底端落入的底座凹
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述盛樣模具為圓柱體結(jié)構(gòu)的三開(kāi)模，盛樣模具的高度為 制樣高度的1. 5~2倍；所述壓頭為圓形板，所述傳力桿為圓柱體，所述套筒為圓環(huán)體。
[0015] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述限位器包括自下而上依次設(shè)置的限位環(huán)、限位片和套 筒底座；所述限位環(huán)嵌入盛樣模具的敞口端，所述限位片蓋住盛樣模具的敞口頂面、其中心 設(shè)置有傳力桿穿行的通孔，所述套筒底座沿通孔內(nèi)壁往垂直于限位片頂面方向延伸、用于 套筒疊裝；所述限位片通過(guò)限位環(huán)與盛樣模具相連接，所述套筒底座的頂端面與套筒的底 端面相匹配連接。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述限位環(huán)為外徑與盛樣模具的內(nèi)徑相匹配的環(huán)體。
[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述底座、盛樣模具、擊實(shí)器、限位器、套筒和承壓板均由不 銹鋼材料制成；所述壓頭和傳力桿一體成型，所述限位環(huán)、限位片和套筒底座一體成型。
[0018] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述套筒的內(nèi)壁底端邊緣設(shè)置有內(nèi)凹環(huán)、外壁頂端邊緣設(shè) 置有缺口槽；所述承壓板的頂面為平面、底面中心設(shè)置有用于傳力桿頂端面落入的承壓板 凹口；所述套筒底座的頂端面圓周邊緣設(shè)置有與套筒的底端相套接的匹配缺口槽，所述承 壓板凹口的邊緣設(shè)置有與套筒的頂端相套接的匹配內(nèi)凹環(huán)。
[0019] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述套筒的內(nèi)壁高度包括五種規(guī)格的制樣預(yù)設(shè)高度，分別 為 10mm、15mm、30mm、50mm 和 10Omnin
[0020] 本發(fā)明還提供一種重塑土分層擊樣裝置的制樣方法，包括以下步驟：
[0021] (1)準(zhǔn)備土樣，并組裝好底座和盛樣模具、在盛樣模具的內(nèi)壁和盛樣模具底端面落 入的底座內(nèi)壁均勻地涂上一層凡士林；
[0022] (2)根據(jù)試驗(yàn)所需制樣高度進(jìn)行分層，確定每層擊實(shí)土樣的分層制樣高度，再根據(jù) 試驗(yàn)所需制樣的干密度和含水率，計(jì)算每層的分層土樣的質(zhì)量并進(jìn)行稱??；
[0023] (3)將稱取好的分層土樣倒入盛樣模具并攪拌平整，把擊實(shí)器放入盛樣模具中； 根據(jù)分層土樣的分層制樣高度確定所需套筒的規(guī)格及其數(shù)量組合，依次疊裝在限位器上， 并整體套接于傳力桿，使得限位器嵌合在盛樣模具的頂端面；再把承壓板蓋在擊實(shí)器的傳 力桿頂端面；
[0024] (4)利用擊實(shí)錘或者靜載裝置對(duì)擊實(shí)器頂部的承壓板進(jìn)行加載，當(dāng)承壓板的底端 面與套筒的頂端面匹配銜接時(shí)，停止擊實(shí)或加載；然后依次取下承壓板、疊裝的套筒、限位 器以及擊實(shí)器，此時(shí)一層分層土樣擊實(shí)完畢；若繼續(xù)添加下一層分層土樣時(shí)，需要對(duì)前一層 擊實(shí)好土樣的上表面進(jìn)行刨毛；
[0025] (5)刨毛完成后，依次重復(fù)步驟（3)和步驟（4)，直到完成所有分層土樣的擊實(shí)，其 中最后一層的分層土樣擊實(shí)完后不需要對(duì)其上表面進(jìn)行刨毛操作；
[0026] (6)拆卸盛樣模具，將制好的試樣取出，保存待用。
[0027] 所述步驟⑴準(zhǔn)備土樣是根據(jù)試驗(yàn)所需土樣的含水率，計(jì)算一定土料的加水量并 進(jìn)行加水，拌合均勻后裝入密封袋潤(rùn)濕24小時(shí)待用。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：
[0029] 1、可以配合實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的盛樣模具和底座，快速精確地對(duì)試樣進(jìn)行分層定位擊 實(shí)，極大地提高了制樣效率和制樣精度。
[0030] 2、利用同一套分層擊樣裝置可以同時(shí)制作直剪、三軸等不同要求試樣，試樣的高 度以及分層的層數(shù)均可改變，一套工具、多種用途；而且可重復(fù)使用，通過(guò)調(diào)整盛樣模具和 壓頭等部件直徑制得不同直徑的試樣，大幅降低制樣模具的成本支出。
[0031] 3、分層擊樣裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、操作簡(jiǎn)單、成本較低、壽命長(zhǎng)久，制樣準(zhǔn)確、 高效可靠；而其制樣方法操作簡(jiǎn)單、易于掌握、通用性強(qiáng)，省時(shí)省力、方便快捷。
[0032] 上述內(nèi)容僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了更清楚的了解本發(fā)明的技術(shù)手段，下 面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為本發(fā)明重塑土分層擊樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明重塑土分層擊樣裝置中擊實(shí)器的結(jié)構(gòu)剖示圖；
[0035] 圖3為本發(fā)明重塑土分層擊樣裝置中限位器的結(jié)構(gòu)剖示圖；
[0036] 圖4為本發(fā)明重塑土分層擊樣裝置中承壓板的結(jié)構(gòu)剖示圖；
[0037] 圖5為本