用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置及其試驗(yàn)方法，該裝置包括一底板、一斜面板以及四根豎桿，其中兩根豎桿固定于底板同側(cè)的兩個(gè)角點(diǎn)，沿著該兩個(gè)角點(diǎn)的底板相對(duì)的兩個(gè)邊緣開有兩道凹槽，另兩個(gè)豎桿可以沿著凹槽移動(dòng)，斜面板中間開有用于放置待切削土樣的孔洞，四個(gè)角處分別開有鉆孔以使四根豎桿可穿過，于斜面板位置確定后，將固定于底板的兩個(gè)豎桿于該斜面板相應(yīng)位置固定，本發(fā)明通過將需要切取的自然沉積的土樣放在一個(gè)支撐平臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)不同的坡面角度來切取和沉積面呈不同角度的試樣，實(shí)現(xiàn)了切取土工試驗(yàn)中和自然沉積面呈不同角度試樣的目的。
【專利說明】用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程土工試驗(yàn)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土體在不同方向表現(xiàn)出不同的物理力學(xué)性質(zhì)稱為土體的各向異性。根據(jù)各向異性產(chǎn)生的原因和表現(xiàn)的不同，可分為原生各向異性和次生各向異性，或者稱為固有各向異性和應(yīng)力誘導(dǎo)各向異性。原生各向異性是天然土在沉積過程中或人工土在填筑工程中，因各種原因?qū)е峦令w粒在不同方向上的排列不同，從而產(chǎn)生不同的力學(xué)性狀和參數(shù)，這與土體顆粒的扁平面取向和大主應(yīng)力方向所成角度有關(guān)。土顆粒在沉積固結(jié)過程和應(yīng)力作用下，會(huì)沿某一方向定向排列，從而形成土體宏觀表現(xiàn)上的各向異性。然而，土體的各向異性會(huì)導(dǎo)致土體在不同荷載作用下，表現(xiàn)出不同的力學(xué)響應(yīng)，例如強(qiáng)度的各向異性等。因而，在工程設(shè)計(jì)中要考慮到由于土體各向異性對(duì)工程的影響，這對(duì)工程項(xiàng)目的建設(shè)和工后沉降的控制有很重要的作用。
[0003]因此，為了研究不同方向土體的物理力學(xué)性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中常常需要制備不同角度的試樣供試驗(yàn)研究使用。而傳統(tǒng)的切削不同角度試樣的方法由于會(huì)對(duì)土體造成較大的擾動(dòng)，不利于試驗(yàn)的進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置及方法，其通過將需要切取的自然沉積的土樣放在一個(gè)支撐平臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)不同的坡面角度來切取和沉積面呈不同角度的試樣，實(shí)現(xiàn)了切取土工試驗(yàn)中和自然沉積面呈不同角度試樣的目的，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備易于維護(hù)和安裝，有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[0005]為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，至少包括一底板、一斜面板以及四根豎桿，其中兩根豎桿固定于底板同側(cè)的兩個(gè)角點(diǎn)，沿著該兩個(gè)角點(diǎn)的底板相對(duì)的兩個(gè)邊緣開有兩道凹槽，另兩個(gè)豎桿可以沿著凹槽移動(dòng)，斜面板中間開有用于放置待切削土樣的孔洞，四個(gè)角處分別開有鉆孔以使四根豎桿可穿過，于斜面板位置確定后，將固定于底板的兩個(gè)豎桿于該斜面板相應(yīng)位置固定。
[0006]進(jìn)一步地，該四根豎桿為螺紋桿。
[0007]進(jìn)一步地，該底板為長(zhǎng)方形，短邊角點(diǎn)處分別開有供兩根豎桿穿過的鉆孔，并通過上下螺栓固定，長(zhǎng)邊邊緣開有兩道凹槽，另兩根豎桿可以沿著凹槽移動(dòng)，底部設(shè)有墊塊。
[0008]進(jìn)一步地，該斜面板與底板形狀大小相同。
[0009]進(jìn)一步地，根據(jù)需要切取的試樣角度調(diào)節(jié)固定螺紋桿與可移動(dòng)螺紋桿的距離以及該斜面板與固定于該底板的螺紋桿的相交位置，并利用上下螺栓將斜面板固定。
[0010]進(jìn)一步地，該斜面板的中間孔洞包括一矩形及兩端兩個(gè)半圓。
[0011]進(jìn)一步地,該底板與斜面板材質(zhì)為有機(jī)玻璃。[0012]進(jìn)一步地，該螺紋桿為不銹鋼材質(zhì)。
[0013]為達(dá)到上述及其他目的，本發(fā)明提供一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0014]步驟一，將四根豎桿分別穿過底板上相應(yīng)的孔洞及凹槽，并將穿過孔洞的兩個(gè)豎桿固定于底板；
[0015]步驟二，將待切取的土體放置在底板上，調(diào)節(jié)好位置；
[0016]步驟三，根據(jù)需要切取的試樣角度調(diào)節(jié)豎桿與豎桿的距離，以及斜面板與固定于底板的豎板的相交位置，并將斜面板的位置固定；
[0017]步驟四，切削試樣，得到所需角度的土樣剖面；
[0018]步驟五，在所得的土樣剖面上垂直壓入三軸試驗(yàn)取樣器或者環(huán)刀得到所需要角度的試樣。
[0019]進(jìn)一步地，該四根豎桿為螺紋桿，與該底板、斜面板固定的螺紋桿通過上下螺栓固定。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置及方法，通過將需要切取的自然沉積的土樣放在一個(gè)支撐平臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)不同的坡面角度來切取和沉積面呈不同角度的試樣，實(shí)現(xiàn)了切取土工試驗(yàn)中和自然沉積面呈不同角度試樣的目的，同時(shí)本發(fā)明操作方法簡(jiǎn)單，設(shè)備易于維護(hù)和安裝，有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例中底板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為其中本發(fā)明較佳實(shí)施例中底板的側(cè)面示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例中斜面板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的試驗(yàn)方法的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
[0027]圖1為本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，至少包括一底板(I)、一斜面板
(2)以及四根豎桿(6、7、8、9)
[0028]圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例中底板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為其中本發(fā)明較佳實(shí)施例中底板的側(cè)面示意圖。其中兩根豎桿(6，7)固定于底板(I)同側(cè)的兩個(gè)角點(diǎn)，沿著這兩個(gè)角點(diǎn)的底板相對(duì)的兩個(gè)邊緣開有兩道凹槽，另兩個(gè)豎桿可以沿著凹槽移動(dòng)。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，底板為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，底板長(zhǎng)為40cm,寬22cm,長(zhǎng)邊邊緣開有兩道凹槽(4)，豎桿(8，9)可以沿著凹槽移動(dòng)，短邊角點(diǎn)處開有兩個(gè)鉆孔(5)，豎桿(6，7)桿可穿過，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中中，豎桿(6、7、8、9)為螺紋桿，該螺紋桿為不銹鋼材質(zhì)，豎桿(6，7)通過上下螺栓(10，11)固定于底板(I)。較佳的，底板(I)底部還設(shè)有四塊墊塊。
[0029]圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例中斜面板的結(jié)構(gòu)示意圖。斜面板形狀與底板形狀大小相同，即長(zhǎng)寬與底板一樣，中間開有孔洞(3)，用于放置待切削的土樣。孔洞的外切矩形長(zhǎng)30cm,寬17cm,兩端為兩個(gè)直徑為17cm的半圓。能夠放置待切削的土樣,斜面板的四個(gè)角處分別開有一個(gè)鉆孔(12)以使豎桿(6，7，8，9)可穿過。于斜面板位置確定后，將固定于底板
(I)的兩個(gè)豎桿(6，7)通過上下螺栓(13，14)將斜面板(2)的位置固定。具體地說，可根據(jù)需要切取的試樣角度調(diào)節(jié)螺紋桿(8、9)與螺紋桿(6、7)的距離，以及斜面板與螺紋桿(6、7)相交的位置，位置確定好之后，用螺栓(13、14)將斜面板的位置固定
[0030]圖5為本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的試驗(yàn)方法的步驟流程圖。如圖5所示，本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0031]步驟501，裝置安裝，將四根豎桿(6、7、8、9)分別穿過底板上相應(yīng)的孔洞(5)及凹槽(4)，并將穿過孔洞的兩個(gè)豎桿固定于底板(I)上，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，四根豎桿(6、7、8、9)為螺紋桿，其穿過底板(I)上相應(yīng)的孔洞(5)及凹槽后，將螺紋桿(6，7)通過同一螺紋桿孔的上下螺栓(10、11)固定在底板上。
[0032]步驟502，放置土樣，將待切取的土體放置在底板上，調(diào)節(jié)好位置。
[0033]步驟503，加斜面板(2)。根據(jù)需要切取的試樣角度調(diào)節(jié)螺紋桿(8、9)與螺紋桿(6、7)的距離，以及斜面板與螺紋桿(6、7)相交的位置。位置確定好之后，用螺栓(13、14)將斜面板的位置固定。
[0034]步驟504，切削試樣。按照之前調(diào)節(jié)好的角度用鋼絲鋸沿著斜面板切削土樣，得到所需角度的土樣剖面。
[0035]步驟505，在步驟504所得的土樣剖面上垂直壓入三軸試驗(yàn)取樣器或者環(huán)刀即可得到所需要角度的試樣。
[0036]步驟506，試樣切取完畢之后，拆除裝置并清理儀器。
[0037]以下將通過一具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明:
[0038]1、土樣制備，將取自目標(biāo)地點(diǎn)目標(biāo)深度的原狀土初步切削至能夠放入斜面板(2)孔洞的大小，原裝土樣的底部削平。
[0039]2、安裝裝置，四根螺紋桿(6、7、8、9)穿過底板(I)上相應(yīng)的孔洞(5)，并將螺紋桿通過同一螺紋桿孔的上下螺栓(10、11)固定在底板上。
[0040]3、放置土樣，將待切取的土體放置在底板上，調(diào)節(jié)好位置。
[0041]4、加斜面板(2)。切取45°角的試樣。調(diào)節(jié)螺紋桿(8、9)與螺紋桿(6、7)的距離，以及斜面板與螺紋桿(6、7)相交的位置，使得螺紋桿(8、9)與螺紋桿(6、7)的距離等于斜面板與螺紋桿(6、7)相交的位置到底板距離。位置確定好之后，用螺栓(13、14)將斜面板的位置固定。
[0042]5、切削試樣。按照之前調(diào)節(jié)好的角度用鋼絲鋸沿著斜面板切削土樣，得到45°角的土樣剖面。
[0043]6、在上一步所得的土樣剖面上垂直壓入環(huán)刀，用鋼絲鋸切開環(huán)刀周圍的土體，SP可得到45°角的試樣。[0044]7、試樣切取完畢之后，可用于常規(guī)的一維固結(jié)試驗(yàn)或三軸剪切試驗(yàn)。
[0045]8、拆除裝置并清理儀器。
[0046]綜上所述，本發(fā)明一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置及方法，通過將需要切取的自然沉積的土樣放在一個(gè)支撐平臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)不同的坡面角度來切取和沉積面呈不同角度的試樣，實(shí)現(xiàn)了切取土工試驗(yàn)中和自然沉積面呈不同角度試樣的目的，同時(shí)本發(fā)明操作方法簡(jiǎn)單，設(shè)備易于維護(hù)和安裝，有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[0047]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:該裝置至少包括一底板、一斜面板以及四根豎桿，其中兩根豎桿固定于底板同側(cè)的兩個(gè)角點(diǎn)，沿著該兩個(gè)角點(diǎn)的底板相對(duì)的兩個(gè)邊緣開有兩道凹槽，另兩個(gè)豎桿可以沿著凹槽移動(dòng)，斜面板中間開有用于放置待切削土樣的孔洞，四個(gè)角處分別開有鉆孔以使四根豎桿可穿過，于斜面板位置確定后，將固定于底板的兩個(gè)豎桿于該斜面板相應(yīng)位置固定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:該四根豎桿為螺紋桿。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:該底板為長(zhǎng)方形，短邊角點(diǎn)處分別開有供兩根豎桿穿過的鉆孔，并通過上下螺栓固定，長(zhǎng)邊邊緣開有兩道凹槽，另兩根豎桿可以沿著凹槽移動(dòng)，底部設(shè)有墊塊。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:該斜面板與底板形狀大小相同。
5.如權(quán)利要求4所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:根據(jù)需要切取的試樣角度調(diào)節(jié)固定螺紋桿與可移動(dòng)螺紋桿的距離以及該斜面板與固定于該底板的螺紋桿的相交位置，并利用上下螺栓將斜面板固定。
6.如權(quán)利要求4所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:該斜面板的中間孔洞包括一矩形及兩端兩個(gè)半圓。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:該底板與斜面板材質(zhì)為有機(jī)玻璃。
8.如權(quán)利要求2所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置，其特征在于:該螺紋桿為不銹鋼材質(zhì)。
9.一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的試驗(yàn)方法，包括如下步驟: 步驟一，將四根豎桿分別穿過底板上相應(yīng)的孔洞及凹槽，并將穿過孔洞的兩個(gè)豎桿固定于底板； 步驟二，將待切取的土體放置在底板上，調(diào)節(jié)好位置； 步驟三，根據(jù)需要切取的試樣角度調(diào)節(jié)豎桿與豎桿的距離，以及斜面板與固定于底板的豎板的相交位置，并將斜面板的位置固定； 步驟四，切削試樣，得到所需角度的土樣剖面； 步驟五，在所得的土樣剖面上垂直壓入三軸試驗(yàn)取樣器或者環(huán)刀得到所需要角度的試樣。
10.如權(quán)利要求9所述的一種用于切取土工試驗(yàn)不同角度試樣的裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于:該四根豎桿為螺紋桿，與該底板、斜面板固定的螺紋桿通過上下螺栓固定。
【文檔編號(hào)】G01N1/04GK103471871SQ201310429193
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】尹振宇, 夏云龍, 朱啟銀, 金銀富, 吳則祥, 李艷玲 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)