本發(fā)明涉及巖土力學(xué)中一種重要的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，尤其涉及對于土樣抗拉強(qiáng)度測定時(shí)土樣制備的裝置以及制備方法。

背景技術(shù)：
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隨著土力學(xué)特性研究的精確性提高，尤其是土坡塌方、地表、土石壩開裂、射流破土等領(lǐng)域的發(fā)展，土體抗拉強(qiáng)度的準(zhǔn)確測量顯得日益重要，而土樣的優(yōu)劣對測量的準(zhǔn)確性影響極大。目前普遍采用沿軸向分層擊實(shí)的制樣方法，主要用于三軸實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行試樣的壓剪破壞，但這種方式制備的土樣用于拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)存在如下問題：（1）各層擊實(shí)時(shí)，人為干擾嚴(yán)重，擊實(shí)強(qiáng)度無法保證一致，擊實(shí)過程中含水率變化也較大，這使得土樣沿軸向性質(zhì)不均；（2）在分層處，盡管土樣通過打毛處理，但仍使整個(gè)土樣產(chǎn)生人為薄弱面，拉伸時(shí)試樣極易沿著該分層面拉斷，無法反應(yīng)土樣由于土粒自身粘性引起的抗拉強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明所需要解決的問題:解決上述傳統(tǒng)擊實(shí)方法制作的土樣造成土樣軸向性質(zhì)不均、分層處存在薄弱面、無法進(jìn)行抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的缺陷，提供一種新型的土樣的制備裝置以及制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

一種土樣制備裝置，包括土料槽、壓蓋、左擋板、右擋板、連接桿組、加壓螺栓；

所述土料槽包括一個(gè)U型槽以及設(shè)置在U型槽兩端的土料槽耳板，所述土料槽耳板上設(shè)置若干螺栓孔，所述U型槽底部為半圓弧度的槽，槽兩邊為垂直槽壁；

所述左擋板和右擋板分別安裝在土料槽的兩側(cè)，所述左擋板和右擋板兩側(cè)開有通孔，所述連接桿組有兩組，包括第一連接螺桿組和第二連接螺桿組，所述第一連接螺桿組和第二連接螺桿組分別通過通孔將左擋板、土料槽以及右擋板固定在一起，

所述壓蓋為T型狀，T型狀的兩個(gè)上端為壓蓋耳板，所述壓蓋耳板上設(shè)置與土料槽耳板相對應(yīng)的螺栓孔，所述T型狀的下端頂部設(shè)置一個(gè)半圓弧度的槽，所述壓蓋契合嵌入土料槽內(nèi)，土料槽和壓蓋的兩個(gè)半圓弧度的槽形成一個(gè)密閉的圓柱空間，所述加壓螺栓通過設(shè)置于土料槽和壓蓋中相應(yīng)的螺栓孔將整個(gè)裝置固定。

一種土樣制備方法，步驟如下：

第一步，制備準(zhǔn)備。

根據(jù)需要配置一定含水率的實(shí)驗(yàn)用土料，并密閉放置一晝夜；準(zhǔn)備好相應(yīng)備土工具，包括：挑土刀、凡士林、刷子、與土樣等徑的圓盤、木錘以及相應(yīng)緊固扳手；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)應(yīng)保證無風(fēng)且溫度適宜。

第二步，組裝裝置。

分別在壓蓋、土料槽以及左、右擋板的內(nèi)側(cè)壁面涂上適當(dāng)凡士林，通過連接桿組將左右擋板固定在土料槽兩側(cè)，保證擋板與土料槽下側(cè)平齊，形成一個(gè)兩端帶有擋板的U型槽。

第三步，填土。

根據(jù)所需干密度稱量一定質(zhì)量土料，依次分批放置在U型槽內(nèi)，防止土料散落，結(jié)塊土料需分散后填入，兩側(cè)擋板處土料適當(dāng)填實(shí)，可適當(dāng)振動(dòng)土料槽促進(jìn)土粒密實(shí)。

第四步，壓實(shí)土料。

蓋上壓蓋，用木錘輕敲壓蓋上部四周，待其降到加壓螺栓行程內(nèi)時(shí)，擰上加壓螺栓，按左右間隔位置逐漸擰緊螺栓，以確保土料受力均衡，直至土料槽和壓蓋間無縫隙為止。

第五步，取出試樣。

先松開左、右擋板的連接螺母，沿土樣徑向推開左、右擋板，然后松開加壓螺栓，用圓盤擋住試樣，沿土樣軸向?qū)荷w由土料槽內(nèi)推出，最后用圓盤抵住土樣一側(cè)，將土樣慢慢推出土料槽，進(jìn)行質(zhì)量和直徑的測量后密封保存，以待實(shí)驗(yàn)。

第六步，清潔保存。

清洗裝置各部分并晾曬或風(fēng)干，注意防止壓蓋下口發(fā)生碰撞，干燥后再組裝在一起存放。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)：

本土樣制作的裝置，可以一次壓實(shí)土料，無需多次擊實(shí)，耗時(shí)少，含水率變化小，操作簡單；

通過徑向加載施加壓力，土樣壓制均勻，有利于提高土樣實(shí)驗(yàn)精度；

土樣無軸向的制作缺陷，可防止軸向拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)沿缺陷面斷裂而無法反映土粒自身粘性所產(chǎn)生的抗拉特性。

附圖說明

圖1為土樣制備裝置的示意圖；

圖2為壓蓋的示意圖；

圖3為土料槽的示意圖；

圖4為土樣制備過程示意圖。

附圖標(biāo)注說明：1、土料槽，1-1、土料槽耳板，2、壓蓋，2-1、壓蓋耳板，3、左擋板，4、右擋板，5、連接桿組，5-1、第一連接螺桿組，5-2、第二連接螺桿組，6、加壓螺栓，7、螺栓孔。

具體實(shí)施方式

參見圖1、圖2、圖3所示，一種土樣制備裝置，包括土料槽1、壓蓋2、左擋板3、右擋板4、連接桿組5、加壓螺栓6；

土料槽1包括一個(gè)U型槽以及設(shè)置在U型槽兩端的土料槽耳板1-1，土料槽耳板1-1上設(shè)置若干螺栓孔7，U型槽底部為半圓弧度的槽，槽兩邊為垂直槽壁；

左擋板3和右擋板4分別安裝在土料槽1的兩側(cè)，左擋板3和右擋板4兩側(cè)開有通孔，連接桿組5有兩組，包括第一連接螺桿組5-1和第二連接螺桿組5-2，第一連接螺桿組5-1和第二連接螺桿組5-2分別通過通孔將左擋板3、土料槽1以及右擋板4固定在一起，

壓蓋2為T型狀，T型狀的兩個(gè)上端為壓蓋耳板2-1，壓蓋耳板2-1上設(shè)置與土料槽耳板1-1相對應(yīng)的螺栓孔7，T型狀的下端頂部設(shè)置一個(gè)半圓弧度的槽，壓蓋2契合嵌入土料槽1內(nèi)，土料槽1和壓蓋2的兩個(gè)半圓弧度的槽形成一個(gè)密閉的圓柱空間，加壓螺栓6通過設(shè)置于土料槽1和壓蓋2中相應(yīng)的螺栓孔7將整個(gè)裝置固定。

如圖4所示，一種土樣制備方法，利用上述的裝置。其步驟如下：

第一步，制備準(zhǔn)備

根據(jù)需要配置一定含水率的實(shí)驗(yàn)用土料，并密閉放置一晝夜；準(zhǔn)備好相應(yīng)備土工具，包括：挑土刀、凡士林、刷子、與土樣等徑的圓盤、木錘以及相應(yīng)緊固扳手；

第二步，組裝裝置

分別在壓蓋2、土料槽1以及左3、右4擋板的內(nèi)側(cè)壁面涂上適當(dāng)凡士林，通過連接桿組5將左3、右4擋板固定在土料槽1兩側(cè)，保證擋板與土料槽1下側(cè)平齊，形成一個(gè)兩端帶有擋板的U型槽。

第三步，填土

然后稱量一定質(zhì)量土料，依次分批放置在U型土料槽1內(nèi)，防止土料散落，結(jié)塊土料需分散后填入，兩側(cè)擋板處土料適當(dāng)填實(shí)，可適當(dāng)振動(dòng)土料槽1促進(jìn)土粒密實(shí)。

第四步，壓實(shí)土料

蓋上壓蓋2，用木錘輕敲壓蓋2上部四周，待其降到加壓螺栓6行程內(nèi)時(shí)，擰上加壓螺栓6，按左右間隔位置逐漸擰緊螺栓，以確保土料受力均衡，直至土料槽1和壓蓋2間無縫隙為止。

第五步，取出試樣

最后松開左3、右4擋板的連接螺母5-1，沿土樣徑向推開左3、右4擋板，然后松開加壓螺栓6，用圓盤擋住試樣，沿土樣軸向?qū)荷w2由土料槽1內(nèi)推出，最后用圓盤抵住土樣一側(cè)，將土樣慢慢推出土料槽1，進(jìn)行質(zhì)量和直徑的測量后密封保存，以待實(shí)驗(yàn)；首先根據(jù)需要配置一定含水率的實(shí)驗(yàn)用土料，并密閉放置一晝夜。

第六步，清潔保存

清洗裝置各部分并晾曬或風(fēng)干，注意防止壓蓋2下口發(fā)生碰撞，干燥后再組裝在一起存放。