專利名稱：一種圓柱形土體試樣的安裝夾持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于巖土工程測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種圓柱形土體試樣的安裝夾持器。
背景技術(shù)：
土是地質(zhì)作用演變過程的產(chǎn)物，是多相分散系，具有類型的多樣性，性質(zhì)的復(fù)雜性和變化性。土不同于其它建筑材料如金屬、混凝土和塑料等的性質(zhì)具有相對的穩(wěn)定性和規(guī)格化。同一類土，不同類型的儀器可測出不同的結(jié)果，同類儀器，試驗方法和技巧不同也會產(chǎn)生較大的差異。在土工中由于力學(xué)參數(shù)的測試差誤，往往比計算方法不同引起的差誤更大，這就是人們之所以堅持不懈，從事土工儀器設(shè)備的研制，試驗方法的探索和改進(jìn)的原因。在土體的單軸拉伸和扭剪強(qiáng)度試驗中以往的研究者主要使用了三種方法使試樣固定在加力儀器上:機(jī)械夾具法、化學(xué)粘結(jié)劑膠結(jié)法、凍結(jié)端頭法。在土體的單軸拉伸和扭剪強(qiáng)度試驗中使用特制的端頭夾具將土體試樣的兩端夾住并固定在測試儀器上，然后施加軸向力或扭矩。該法簡單易行，但易在試樣端頭產(chǎn)生應(yīng)力集中，使得試樣端頭應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，同時，發(fā)現(xiàn)試驗成功與否，其關(guān)鍵在于夾具下土體是否損傷，若有一定的損傷，試樣沿著夾具部位開裂破壞，既不符合實際，也會導(dǎo)致試驗結(jié)果不可靠。此外，在試驗中由于夾具操作不當(dāng)則會使試樣受偏心力，也會導(dǎo)致試樣試驗結(jié)果不可
O在土體的單軸拉伸和扭剪強(qiáng)度試驗中使用凍結(jié)端頭法是將土體試樣的兩端凍結(jié)在測試儀器上，然后施加軸向力或扭矩。凍結(jié)端頭法由于所需的制冷設(shè)備過于復(fù)雜，所以在使用上有較大困難。該法操作復(fù)雜，且在試樣端頭需要一定凍結(jié)長度，使得試樣有效長度減小。此外，在凍結(jié)端頭法中對于含水量較小的土體試樣不宜凍結(jié)，而對對于含水量較大的土體試樣易產(chǎn)生凍脹，也會導(dǎo)致試樣試驗結(jié)果不可靠。在土體的單軸拉伸和扭剪強(qiáng)度試驗中使用化學(xué)粘結(jié)劑膠結(jié)法是將土體試樣的兩端粘結(jié)在測試儀器上，然后施加軸向力或扭矩?；瘜W(xué)粘結(jié)劑膠結(jié)法不需的額外設(shè)備、該法操作簡單，但在試樣端頭粘結(jié)過程中，一方面，測試設(shè)備上下底座與試樣產(chǎn)生偏心問題，另一方面，端頭膠體分布不均勻亦會導(dǎo)致偏心問題，從而對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種圓柱形土體試樣的安裝夾持器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，在測定標(biāo)準(zhǔn)圓柱體土樣處于單軸拉伸、扭剪作用等條件下土體的強(qiáng)度特性時試樣軸心和測試儀器上下底座軸心的對中問題和對試樣的擾動問題。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種圓柱形土體試樣的安裝夾持器，包括對開固定圓筒，對開固定圓筒的上下兩端口分別安裝有上連接座和下連接座，上連接座和下連接座均設(shè)置有縱向的排水孔和粘結(jié)物溢流孔，上連接座向上與上加載柱固定連接，下連接座向下與下加載柱固定連接，上加載柱和下加載柱分別設(shè)置有排水孔對外相通；對開固定圓筒的內(nèi)腔用于安置包裹橡皮膜的試樣，對開固定圓筒的外圓表面上下位置分別套裝有一個對開固定夾環(huán)。本實用新型的有益效果是，針對在土體的單軸拉伸和扭剪強(qiáng)度試驗中在安裝土體試樣時易產(chǎn)生的試樣偏心問題和試樣擾動問題,顯著提高了試驗的成功率；為土體拉伸、扭剪試驗時試件的安裝提供了一種有效的試驗裝置，配合土柱試樣的扭剪試驗以便測定土體的扭剪強(qiáng)度，直接地服務(wù)于土力學(xué)研究中土體拉、扭剪條件下土體力學(xué)特性的試驗與應(yīng)用，操作方便、擾動較少、便于拆卸組裝，安裝試樣速度快和成功率較高，適應(yīng)范圍較廣。

圖1是本實用新型裝置的豎向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型裝置在試驗安裝完畢后的豎向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型裝置的上加載柱的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型裝置的下加載柱的豎向剖面結(jié)構(gòu)示意圖5是本實用新型裝置的上連接座的豎向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型裝置的下連接座的豎向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型中的對開固定圓筒的分拆及組合俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型中的固定對開固定夾環(huán)分拆及組合俯視剖面示意圖。圖中，1.上加載柱；2.下加載柱；3.上連接座；4.下連接座；5.螺栓孔；6.埋頭螺栓孔；7.包裹橡皮膜的試樣；8.對開固定圓筒；9.對開固定夾環(huán)；10.密封圈；11.排水孔；
12.粘結(jié)物溢流孔，13.螺釘。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實用新型的圓柱形土體試樣的安裝夾持器的結(jié)構(gòu)是，包括上下加載柱部分、上下連接座部分、對開固定圓筒部分和對開固定夾環(huán)部分，其中，對開固定圓筒部分是本實用新型的核心；上下連接座部分是本實用新型的關(guān)鍵；對開固定夾環(huán)是本實用新型的重點；上下加載柱部分是本實用新型裝置使用的基礎(chǔ)。上下加載柱部分包括上加載柱I與下加載柱2，是土工測試設(shè)備的一部分，用來傳遞荷載，實現(xiàn)對土體試樣進(jìn)行測試的目的；上下連接座部分包括上連接座3與下連接座4，是直接用來連接土體試樣的配件，用來完成土體試樣與測試設(shè)備的連接，提高測試試驗的效率；對開固定圓筒部分包括一副對開固定圓筒8，是用來保護(hù)土體試樣在安裝過程中盡可能少受到干擾，一方面，在試樣粘結(jié)物凝固過程中可以保證試樣上下連接座對試樣不產(chǎn)生軸向壓力，另一方面，在測試儀器設(shè)備上安裝試樣過程中，可以避免產(chǎn)生擾動而損傷土體試樣；對開固定夾環(huán)部分包括若干個對開固定夾環(huán)9構(gòu)成，是用來固定對開固定圓筒的部件，避免夾持器移動時會由于對開圓筒產(chǎn)生松動導(dǎo)致土體試樣損傷。參照圖1、圖2，本實用新型的具體安裝結(jié)構(gòu)是，包括對開固定圓筒8，對開固定圓筒8的上下兩端口分別安裝有上連接座3和下連接座4，上連接座3和下連接座4均設(shè)置有縱向的排水孔11和粘結(jié)物溢流孔12，上連接座3向上通過固定螺栓與上加載柱I固定連接，下連接座4向下通過埋頭螺栓與下加載柱2固定連接，上加載柱I和下加載柱2分別設(shè)置有排水孔11對外相通，上加載柱I和下加載柱2與上連接座3和下連接座4的套接接觸面分別設(shè)置有一組橡膠材料的密封圈10 ;對開固定圓筒8的內(nèi)腔用于安置包裹橡皮膜的試樣7，對開固定圓筒8的外圓表面上下位置分別套裝有一個螺栓式的對開固定夾環(huán)9。對開固定圓筒8兩端的端頭部設(shè)置有定位環(huán)形凸緣，下連接座4與上連接座3端頭外圓周表面分別設(shè)置有一個凹槽。將對開固定圓筒8兩端的定位環(huán)形凸緣分別嵌入下連接座4與上連接座3的凹槽中，實現(xiàn)凸緣與凹槽的咬合鎖定。參照圖3，是上加載柱I的結(jié)構(gòu)示意圖，其連接法蘭圓周開有一圈螺栓孔5。參照圖4，下加載柱2與下連接座4套接處設(shè)置有密封圈10，下加載柱2內(nèi)部開有排水孔11。參照圖5，上連接座3設(shè)置有縱向的粘結(jié)物溢流孔12和螺栓孔5。參照圖6，下連接座4設(shè)置有縱向的粘結(jié)物溢流孔12和埋頭螺栓孔6。參照圖7，對開固定圓筒8結(jié)構(gòu)為帶上下開口蓋的兩個對半結(jié)構(gòu)，對接到一起就如圖1中所示。參照圖8，對開固定夾環(huán)9包括兩個對半結(jié)構(gòu)的方形圓環(huán)，兩個圓環(huán)交接處通過埋頭螺釘13進(jìn)行連接，實現(xiàn)對開固定圓筒8的圓周箍緊牢靠及拆開。本實用新型裝置的工作過程是:I)試樣膠結(jié) 凝固階段制備標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試樣并裝入橡皮膜內(nèi)，橡皮膜上下超出段都翻過來包裹在土體試樣上，制備成包裹橡皮膜的試樣7 ;先分別在下連接座4與試樣接觸面上均勻涂抹強(qiáng)力膠，然后將包裹橡皮膜的試樣7與下連接座4進(jìn)行粘接；同樣，在上連接座3與包裹橡皮膜的試樣7接觸面上均勻涂抹強(qiáng)力膠，將上連接座3與包裹橡皮膜的試樣7粘接；將對開固定圓筒8端頭部的定位環(huán)形凸緣分別嵌入下連接座4與上連接座3側(cè)部的凹槽中，在凸緣與凹槽咬合鎖定的固定過程中，盡量避免外部干擾；在已經(jīng)固定好上連接座3和下連接座4的對開固定圓筒8外表面上下位置分別安裝一副對開固定夾環(huán)9 (一般總共安裝兩副對開固定夾環(huán)9即可，根據(jù)情況，可以適當(dāng)增加對開固定夾環(huán)9的數(shù)量)；靜置一段時間，盡量避免擾動，粘結(jié)物凝固后，包裹橡皮膜的試樣7將會與上連接座3、下連接座4粘接成為整體。2)試樣安裝階段將含有包裹橡皮膜的試樣7的夾持器整體放入測試儀器的上下加載柱之間的空間中；將試樣夾持器的下連接座4中心的柱形凹槽嵌入下加載柱2中心的柱形凸起中；使用埋頭螺栓將下連接座4與下加載柱2緊密連接；通過儀器調(diào)節(jié)設(shè)備上加載柱I的高度，使得上加載柱I中心的柱形凸起嵌入上連接座3中心的柱形凹槽中，并且使上加載柱I與上連接座3開始接觸，然后使用固定螺栓將上連接座3與上加載柱I緊密連接；微調(diào)上加載柱I和下加載柱2之間的距離，使夾持器整體不受軸向力；緩慢拆除對開固定夾環(huán)9，盡可能避免對土體試樣的影響；緩慢拆除對開固定圓筒8，并將土體試樣外的橡皮膜翻折部分綁扎在上連接座3和下連接座4上；至此，試樣安裝完成。綜上所述，本實用新型裝置的技術(shù)特色和優(yōu)點如下:I)在測量設(shè)備外預(yù)先通過對開固定圓筒固定和連接土體試樣及試樣上下連接座，然后在測量設(shè)備內(nèi)將其與上下加載柱整體連接，一方面，有效地簡化了由于設(shè)備儀器空間限制而在設(shè)備儀器內(nèi)直接安裝試樣的繁雜操作，并有效的縮短了安裝試樣時間；另一方面，有效地解決了試樣與上下加載柱在對中時出現(xiàn)偏差導(dǎo)致試樣的連接部位損傷的問題，提高了安裝試樣的成功率；2)采用可拆卸式對開固定圓筒，一方面，在試樣端部膠接階段便于組裝夾持器，另一方面，在試樣端部膠接固化凝固階段具有一個整體的剛性側(cè)壁，另外，在土體試樣夾持器整體安裝、固定在測試設(shè)備內(nèi)時起到有效的保護(hù)作用，而且在安裝完試樣后便于拆除，有效地減少對試樣及其連接部位的擾動；3)采用剖分夾環(huán)與對開固定圓筒分離的方式，不僅有利于該夾持器制做，而且可以調(diào)節(jié)剖分夾環(huán)在對開固定圓筒上的位置和需要夾持的數(shù)量，拆裝剖分夾環(huán)與對開固定圓筒時，對試樣的影響較小；4)采用試樣上下連接座側(cè)部凹槽和對開固定圓筒端頭部定位環(huán)形凸緣的對接設(shè)計，通過試樣上下連接座側(cè)部凹槽和對開固定圓筒端頭部定位環(huán)形凸緣的緊密咬合，有效保證了夾持器的整體剛度，有效保證了在試樣端部膠接固化階段和測試安裝階段試樣的安全性；5)采用試樣上下連接座中心的柱形凹槽和上下加載柱中心的柱形凸起的對接設(shè)計，通過連接部位的柱形凹槽和柱形凸起的緊密咬合，在試樣安裝過程中保證試樣與傳力軸嚴(yán)格對中，有效保證了試驗精度；6)采用在試樣上下連接座上預(yù)留膠粘結(jié)物溢流孔的設(shè)計，保證了在對試樣進(jìn)行拉伸或者扭剪時可以很好地把試樣與上下試樣底座粘接牢固，并且使得膠粘結(jié)物厚薄分布較為均勻，避免由于 多余的膠粘結(jié)物導(dǎo)致試樣在粘結(jié)固結(jié)固化時的局部偏心問題。
權(quán)利要求1.一種圓柱形土體試樣的安裝夾持器，其特征在于:包括對開固定圓筒(8)，對開固定圓筒(8)的上下兩端口分別安裝有上連接座(3)和下連接座(4)，上連接座(3)和下連接座(4)均設(shè)置有縱向的排水孔(11)和粘結(jié)物溢流孔(12)，上連接座(3)向上與上加載柱(I)固定連接，下連接座(4)向下與下加載柱(2)固定連接，上加載柱(I)和下加載柱(2)分別設(shè)置有排水孔(11)對外相通；對開固定圓筒(8)的內(nèi)腔用于安置包裹橡皮膜的試樣(7)，對開固定圓筒(8)的外圓表面上下位置分別套裝有一個對開固定夾環(huán)(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱形土體試樣的安裝夾持器，其特征在于:所述的上加載柱(I)與上連接座(3)的套接接觸面分別設(shè)置有一組密封圈(10)，下加載柱(2)與下連接座(4)的套接接觸面分別設(shè)置有另一組密封圈(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱形土體試樣的安裝夾持器，其特征在于:所述的對開固定圓筒(8)結(jié)構(gòu)為帶上下開口蓋的兩個對半結(jié)構(gòu)，對開固定圓筒(8)兩端的端頭部設(shè)置有定位環(huán)形凸緣，下連接座(4)與上連接座(3)端頭外圓周表面分別設(shè)置有一個凹槽，套接時，將對開固定 圓筒(8)兩端的定位環(huán)形凸緣分別嵌入下連接座(4)與上連接座(3)的凹槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱形土體試樣的安裝夾持器，其特征在于:所述的對開固定夾環(huán)(9)包括兩個對半結(jié)構(gòu)的方形圓環(huán)，兩個圓環(huán)交接處通過埋頭螺釘(13)進(jìn)行連接。
專利摘要本實用新型公開了一種圓柱形土體試樣的安裝夾持器，包括對開固定圓筒，對開固定圓筒的上下兩端口分別安裝有上連接座和下連接座，上連接座和下連接座均設(shè)置有縱向的排水孔和粘結(jié)物溢流孔，上連接座向上通過固定螺栓與上加載柱固定連接，下連接座向下通過埋頭螺栓與下加載柱固定連接，上加載柱和下加載柱分別設(shè)置有排水孔對外相通；對開固定圓筒的內(nèi)腔用于安置包裹橡皮膜的試樣，對開固定圓筒的外圓表面上下位置分別套裝有一個對開固定夾環(huán)。本實用新型裝置操作方便、便于組裝拆卸、安裝試樣速度快、擾動較少、成功率較高、制造成本低和適應(yīng)范圍較廣的特點。
文檔編號G01N1/36GK203101171SQ20132005797
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者李榮建, 劉軍定, 閆蕊, 吳利言 申請人:西安理工大學(xué)