一種用于土工試驗的土樣切樣儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及土工試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于土工試驗的土樣切樣儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程勘察中，為了準確判斷巖土體的物理力學性質(zhì)，除了在現(xiàn)場采取原位測試的方法以外，還需要采集原狀或擾動的巖土樣回到室內(nèi)，采用特定的儀器進行土工試驗，根據(jù)試驗的結(jié)果對巖土體的物理力學性質(zhì)指標進行判斷分析。
[0003]常規(guī)土工試驗包括物理性指標試驗(如顆粒分析試驗、液限和塑限試驗、含水量、容重、比重試驗等)和力學性指標試驗(如壓縮試驗、抗剪強度試驗等)。其中力學指標試驗主要是針對現(xiàn)場采取的原狀土樣進行的試驗，目的是在保持土樣原始結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的情況下，利用試驗儀器模擬土樣的工程受力狀態(tài)，對土樣的力學響應(壓縮特性、剪切特性等)進行測試，通過試驗結(jié)果指導工程建設(shè)。
[0004]巖土體的力學指標試驗對土樣的原狀性要求極高，在現(xiàn)場采樣、運輸、保存、制樣、試驗等環(huán)節(jié)都有著嚴格的要求?！督ㄖこ痰刭|(zhì)勘探與取樣規(guī)程》(JGJT87-2012)詳細說明了原狀土樣的采取及保存方法，在現(xiàn)場取樣到運輸至試驗室的過程中，只要嚴格遵守《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣規(guī)程》(JGJT87-2012)的相關(guān)要求，基本可以保證土樣的原狀性。然而在進行室內(nèi)土工試驗時，制樣過程對原狀土樣的擾動較大，在一定程度上影響了試驗結(jié)果的準確性，其準確性直接影響工程建設(shè)的安全性和經(jīng)濟性。
[0005]目前室內(nèi)土工試驗多采用長約20mm或40mm、直徑61.8mm或79.8mm的標準試樣進行試驗，而現(xiàn)場采取的原狀土樣一般長200mm、直徑110mm，因而需要對現(xiàn)場采取的原狀土樣進行分塊之后，制作成標準試樣進行試驗。而對原狀土樣切塊的方法比較原始，多采用鋼絲與竹片組成的簡易弓鋸進行切分。其方法為:將土樣按長徑方向平置于水平臺面上，操作人員一只手按住土樣，另一只手用弓鋸切削土樣，在切削土樣的過程中不斷轉(zhuǎn)動土樣，使弓鋸上的鋼絲逐漸深入土樣之中，最終切斷土樣。每個原狀土樣要用弓鋸切削多次才能切分為多個試樣塊，然后再對試樣塊進行進一步精細切削，使其達到標準尺寸。
[0006]因此，人工利用弓鋸切樣存在著以下缺點:1)切樣過程土樣受力復雜，一方面受到操作員手按壓的力量，另一方面處于不斷轉(zhuǎn)動中，受力的方向和大小都處在變化，對土樣擾動較大，影響了試驗結(jié)果的準確性；2)弓鋸所切土樣斷面不平整，極易造成切樣失敗，也增加了后期精細切削的工作量和難度；3)弓鋸對硬塑狀態(tài)的土樣適用性較差，切樣過程周期較長，耗費人力較多，切樣效率低下，影響了試驗進度；4)弓鋸極易損壞，一旦損壞就要更換全新工具，可維護性較差。
[0007]如何設(shè)計出一種專用于進行原狀土樣分塊的工具已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0008]本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中尚無原狀土樣分塊專用裝置的缺陷，提供一種用于土工試驗的土樣切樣儀來解決上述問題。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0010]一種用于土工試驗的土樣切樣儀，包括支撐框架、傳動系統(tǒng)、刀架組件和限位腔體，所述的限位腔體包括腔體外殼和安裝在腔體外殼側(cè)部的框架聯(lián)接塊，限位腔體通過框架聯(lián)接塊安裝在支撐框架的底部，腔體外殼的中部橫向設(shè)有空腔，腔體外殼上位于空腔的上方設(shè)有進刀口 ；刀架組件包括刀盤架，齒條的下部安裝在刀盤架的側(cè)部，刀盤架位于腔體外殼的上方，刀盤架下方安裝有刀具，刀具位于進刀口的正上方；
[0011]傳動系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸橫向貫穿安裝在支撐框架上且位于限位腔體的上方，轉(zhuǎn)動軸與支撐框架構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合，轉(zhuǎn)動軸的一端固定安裝有手柄，轉(zhuǎn)動軸的另一端固定安裝有齒輪，齒條垂直安裝在支撐框架的側(cè)部且與支撐框架構(gòu)成滑動配合，齒條與齒輪相嚙合且當手柄下拉時，刀具通過進刀口插在空腔內(nèi)。
[0012]所述的傳動系統(tǒng)還包括導向桿，導向桿上端固定安裝在支撐框架上，導向桿下端固定安裝在限位腔體上，刀盤架貫穿安裝在導向桿上且與導向桿構(gòu)成滑動配合。
[0013]還包括扭轉(zhuǎn)彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧套在轉(zhuǎn)動軸上，扭轉(zhuǎn)彈簧的一端與轉(zhuǎn)動軸固定安裝，扭轉(zhuǎn)彈簧的另一端與支撐框架固定安裝。
[0014]所述的刀具的上部刀背處為矩形結(jié)構(gòu)，刀具的下部刀刃處為半圓形結(jié)構(gòu)，刀具的中部設(shè)有圓形孔洞。
[0015]所述的刀盤架下方設(shè)有T形卡槽，刀具的上部設(shè)有T形頭，刀具通過T形頭安裝在刀盤架的T形卡槽上。
[0016]還包括土樣盒，土樣盒位于空腔內(nèi)，土樣盒包括底盒和上蓋，上蓋通過鉸鏈安裝在底盒上，上蓋上設(shè)有入刀口，入刀口與進刀口上下對應；底盒的側(cè)部貫穿螺紋安裝有螺桿，螺桿上位于底盒內(nèi)的一端固定安裝有鋼片，螺桿上位于底盒外的一端固定安裝有旋鈕。
[0017]所述的腔體外殼上位于空腔的底部設(shè)有導向槽，腔體外殼上位于空腔的側(cè)部設(shè)有卡槽；所述的土樣盒的下方固定安裝有導向條，土樣盒的側(cè)部固定安裝有卡條，導向條插在導向槽內(nèi)，卡條插在卡槽內(nèi)。
[0018]所述的刀具、進刀口和入刀口的數(shù)量均至少為2個，相鄰的刀具、相鄰的進刀口和相鄰的入刀口之間的間距均為20mm或40mmo
[0019]有益效果
[0020]本實用新型的一種用于土工試驗的土樣切樣儀，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠針對土工試驗進行準確分塊，切出的土樣表面光滑平整、形狀規(guī)則，易于后期精細制樣，且減少了切樣擾動、提高了力學試驗準確性、節(jié)約了人力投入、提高了試驗效率、易于檢修維護。
[0021]通過傳動系統(tǒng)和刀架組件的組合設(shè)計，可以給待切土樣施加唯一的豎向應力，保證切樣過程中土樣受力的單一性；通過限位腔體和土樣盒的設(shè)計，可以限制待切土樣的位移；其均可以盡量減少切樣過程對土樣的擾動，保持原狀土樣的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，從而保證土樣力學試驗結(jié)果的準確性。
[0022]由于傳動系統(tǒng)的機械傳動設(shè)計，減少了切樣過程中力的投入，且操作簡單、減輕了人力負擔；刀架組件可以一次性完成一個試樣的分切過程，原來需要幾十分鐘才能完成的切樣工作，只需幾分鐘即可完成，極大提高了切樣的效率。通過刀架組件中刀具的可替換設(shè)計，在使用過程中即使個別刀具發(fā)生損壞、可直接從卡槽中拔出舊刀具、更換新刀具。整個操作十分簡便，減少了機械維護的費用，降低了損耗。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0024]圖2為本實用新型切樣時的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0025]圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0026]圖4為本實用新型中支架組件的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0027]圖5為本實用新型中傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0028]圖6為本實用新型中刀架組件的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0029]圖7為本實用新型中刀架組件的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0030]圖8為本實用新型中限位腔體的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0031]圖9為本實用新型中限位腔體的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0032]圖10為本實用新型中土樣盒的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0033]圖11為本實用新型中土樣盒的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0034]其中，1-支架組件、2-傳動系統(tǒng)、3-刀架組件、4-限位腔體、5- 土樣盒、6_支撐框架、7-導向桿、8-緊固件A、9-螺釘、10-手柄、11-齒輪、12-齒條、13-緊固件B、14-轉(zhuǎn)動軸、15-扭轉(zhuǎn)彈簧、16-刀盤架、17-刀具、18-圓形孔洞、19- T型卡槽、20-框架聯(lián)接塊、21-腔體外殼、22-空腔、23-卡槽、24-導向槽、25-螺孔、26-進刀口、27-上蓋、28-底盒、29-導向條、30-開關(guān)扣、31-鋼片、32-旋鈕、33-螺桿、34-卡條、35-限位擋條、36-T形頭、37-入刀
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【具體實施方式】
[0035]為使對本實用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:
[0036]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型所述的一種用于土工試驗的土樣切樣儀，包括支架組件1、支撐框架6、傳動系統(tǒng)2、刀架組件3和限位腔體4，支架組件I起到支撐固定作用，如圖4所示，支架組件I包括支撐框架6，支撐框架6為整體裝置的支撐結(jié)構(gòu)，其可以為右向側(cè)U字形結(jié)構(gòu)，能夠形成上下支撐固定作用即可。如圖8和圖9所示，限位腔體4包括腔體外殼21和安裝在腔體外殼21側(cè)部的框架聯(lián)接塊20，框架聯(lián)接塊20的作用是將限位腔體4固定在支撐框架6上，框架聯(lián)接塊20與腔體外殼21可以為整體結(jié)構(gòu)，限位腔體4通過框架聯(lián)接塊20安裝在支撐框架6的底部，可以在框架聯(lián)接塊20上設(shè)計一個螺孔25，通過螺孔25將框架聯(lián)接塊20和支撐框架6的底部安裝螺釘9進行固定。腔體外殼21的中部橫向設(shè)有空腔22，空腔22橫向貫穿腔體外殼21，腔體外殼21上位于空腔22的上方設(shè)有進刀口 26，進刀口 26與腔體外殼21相垂直開設(shè)于腔體外殼21上表面，位于空腔22的上方，用于在進行切樣作業(yè)時刀具17的插入。
[0037]如圖6和圖7所示，刀架組件3包括刀盤架16，刀盤架16可以設(shè)計成兩層矩形鋼盤結(jié)構(gòu)，上層的尺寸小于下層，刀盤架16的上層結(jié)構(gòu)用于與齒條12進行固定，即齒條12的下部通過堅固件B13安裝在刀盤架16的側(cè)部；刀盤架16的下層結(jié)構(gòu)用于安裝刀具17，即刀盤架16下方安裝有刀具17。齒條12安裝在刀盤架16的側(cè)部使得刀盤架16安裝于腔體外殼21的上方，即刀具17位于進刀口 26的正上方。
[0038]如圖2、圖3和圖5所示，傳動系統(tǒng)2包括轉(zhuǎn)動軸14，轉(zhuǎn)動軸14橫向貫穿安裝在支撐框架6上且位于限位腔體4的上方，轉(zhuǎn)動軸14水平安裝在支撐框架6上。轉(zhuǎn)動軸14與支撐框架6構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合，構(gòu)成轉(zhuǎn)動配合可以使現(xiàn)有技術(shù)中的多種方式，如在轉(zhuǎn)動軸14和支撐框架6之間安裝軸承，實現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動即可。為了給轉(zhuǎn)動軸14增加彈性力，還可以加裝扭轉(zhuǎn)彈簧15。扭轉(zhuǎn)彈簧15套在轉(zhuǎn)動軸14上，扭轉(zhuǎn)彈簧15的一端與轉(zhuǎn)動軸14固定安裝，扭轉(zhuǎn)彈簧15的另一端與支撐框架6固定安裝。這樣在轉(zhuǎn)動軸14轉(zhuǎn)動后，外力消失后，扭轉(zhuǎn)彈簧15使得轉(zhuǎn)動軸14回復初始狀態(tài)。轉(zhuǎn)動軸14的一端固定安裝有手柄10，轉(zhuǎn)動軸14的另一端固定安裝有齒輪11，通過拉動手柄10，可以帶動齒輪11轉(zhuǎn)動。齒條12垂直安裝在支撐框架6的側(cè)部且與支撐框架6構(gòu)成滑動配合，其滑動配合可以為現(xiàn)有技術(shù)中的多種，如設(shè)計一個滑軌，將齒條12上安裝個滑塊，利用滑塊和滑軌的組合實現(xiàn)齒條12在