一种土工环剪环状分层试样冷冻制备装置

1.本实用新型属于土木试验设备领域，特别涉及一种土工环剪环状分层试样冷冻制备装置。


背景技术：

2.环剪试验所用试样多呈均质的空心圆环状，用于测定剪切残余强度与粘弹性特征。碍于土的宏观离散性，难以制备具有垂直分界面的环状分层试样以研究各向异性对土体力学性质的影响，缺乏一种能够确保界面清晰且易于脱模的专用装置，用以高效制备环剪环状分层试样。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种结构简单、装样便捷且易于脱模的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
7.一种土工环剪环状分层试样冷冻制备装置，包括底板、第一罩环、第一支柱、第二罩环、第二支柱、第三罩环、第三支柱、顶板和长杆螺栓，所述底板中心设有底板嵌槽，所述底板周侧等距设有底板锁耳；所述第一罩环、所述第一支柱、所述第二罩环、所述第二支柱、所述第三罩环和所述第三支柱分为三组，依次层叠于所述底板之上；所述顶板上表面中心设有顶板嵌凸，所述顶板周侧等距设有顶板锁耳；所述长杆螺栓依次贯穿对应的底板锁耳和顶板锁耳将所述顶板和所述底板固定连接。
8.上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，所述底板嵌槽为圆形；所述底板锁耳数量为三个，沿所述底板侧壁以120
°
夹角均匀分布，所述底板锁耳上设有与长杆螺栓适配的底板螺孔；所述底板顶面边缘与所述底板锁耳同向均布三个底板限位孔。
9.上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，所述第一罩环顶面以120
°
夹角均匀布设三个第一限位孔，所述第一罩环底面以120
°
夹角均匀布设三个第一限位销；所述第二罩环顶面以120
°
夹角均匀布设三个第二限位孔，所述第二罩环底面以120
°
夹角均匀布设三个第二限位销；所述第三罩环顶面以120
°
夹角均匀布设三个第三限位孔，所述第三罩环底面以120
°
夹角均匀布设三个第三限位销；所述第三限位销与所述第二限位孔适配，所述第二限位销与所述第一限位孔适配，所述第一限位销与所述底板限位孔适配；所述第一罩环、所述第二罩环和所述第三罩环的外径均与所述底板外径一致。
10.上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，所述第一支柱顶面中心设有圆形的第一嵌槽，所述第一支柱底面中心设有圆柱状的第一嵌凸；所述第二支柱顶面中心设有圆形的第二嵌槽，所述第二支柱底面中心设有圆柱状的第二嵌凸；所述第三支柱顶面中心设有圆形的第三嵌槽，所述第三支柱底面中心设有圆柱状的第三嵌凸；所述第三嵌凸与所
述第二嵌槽适配，所述第二嵌凸与所述第一嵌槽适配，所述第一嵌凸与所述底板嵌槽适配；所述第一支柱的外径与所述第二罩环的内径一致，所述第二支柱的外径与所述第三罩环的内径一致。
11.上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，所述顶板嵌凸呈圆柱状，所述顶板嵌凸与所述第三嵌槽适配；所述顶板锁耳数量为三个，沿所述顶板侧壁以120
°
夹角均匀分布，所述顶板锁耳上设有与长杆螺栓适配的顶板通孔；所述顶板底面边缘与所述顶板锁耳同向均布三个顶板限位销，所述顶板限位销与所述第三限位孔适配；所述顶板外径与所述底板外径一致。
12.(三)有益效果
13.本实用新型的有益效果是：通过设置第一罩环、第一支柱、第二罩环、第二支柱、第三罩环和第三支柱，形成三层环状承样空间，以制备试样冻环；通过设置底板、顶板和长杆螺栓，可紧固装置以冷冻制样，且易于脱模。
附图说明
14.图1为本实用新型轴侧剖面结构示意图；
15.图2为本实用新型外观结构示意图；
16.图3为本实用新型底板结构示意图；
17.图4为本实用新型第一罩环、第二罩环与第三罩环结构示意图；
18.图5为本实用新型第一支柱、第二支柱与第三支柱结构示意图；
19.图6为本实用新型顶板结构示意图。
20.【附图标记说明】
21.1、底板；101、底板限位孔；102、底板嵌槽；103、底板锁耳；104、底板螺孔；2、第一罩环；201、第一限位销；202、第一限位孔；3、第一支柱；301、第一嵌凸；302、第一嵌槽；4、第二罩环；401、第二限位销；402、第二限位孔；5、第二支柱；501、第二嵌凸；502、第二嵌槽；6、第三罩环；601、第三限位销；602、第三限位孔；7、第三支柱；701、第三嵌凸；702、第三嵌槽；8、顶板；801、顶板限位销；802、顶板嵌凸；803、顶板锁耳；804、顶板通孔；9、长杆螺栓。
具体实施方式
22.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
23.本实用新型最关键的构思在于：通过设置第一罩环、第一支柱、第二罩环、第二支柱、第三罩环和第三支柱，形成三层环状承样空间，通过设置底板、顶板和长杆螺栓，可紧固装置以冷冻制样。
24.请参阅图1至图6，一种土工环剪环状分层试样冷冻制备装置，包括底板1、第一罩环2、第一支柱3、第二罩环4、第二支柱5、第三罩环6、第三支柱7、顶板8和长杆螺栓9，底板1中心设有底板嵌槽102，底板1周侧等距设有底板锁耳103；第一罩环2、第一支柱3、第二罩环4、第二支柱5、第三罩环6和第三支柱7分为三组，依次层叠于底板1之上；顶板8上表面中心设有顶板嵌凸802，顶板8周侧等距设有顶板锁耳803；长杆螺栓9依次贯穿对应的底板锁耳103和顶板锁耳803将顶板8和底板1固定连接。
25.具体的，上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，参照图3示，底板嵌槽102为圆形；底板锁耳103数量为三个，沿底板1侧壁以120
°
夹角均匀分布，底板锁耳103上设有与长杆螺栓9适配的底板螺孔104；底板1顶面边缘与底板锁耳103同向均布三个底板限位孔101。
26.具体的，上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，参照图4示，第一罩环2顶面以120
°
夹角均匀布设三个第一限位孔202，第一罩环2底面以120
°
夹角均匀布设三个第一限位销201；第二罩环4顶面以120
°
夹角均匀布设三个第二限位孔402，第二罩环4底面以120
°
夹角均匀布设三个第二限位销401；第三罩环6顶面以120
°
夹角均匀布设三个第三限位孔602，第三罩环6底面以120
°
夹角均匀布设三个第三限位销601；第三限位销601与第二限位孔402适配，第二限位销401与第一限位孔202适配，第一限位销201与底板限位孔101适配；第一罩环2、第二罩环4和第三罩环6的外径均与底板1外径一致。
27.具体的，上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，参照图1和图5示，第一支柱3顶面中心设有圆形的第一嵌槽302，第一支柱3底面中心设有圆柱状的第一嵌凸301；第二支柱5顶面中心设有圆形的第二嵌槽502，第二支柱5底面中心设有圆柱状的第二嵌凸501；第三支柱7顶面中心设有圆形的第三嵌槽702，第三支柱7底面中心设有圆柱状的第三嵌凸701；第三嵌凸701与第二嵌槽502适配，第二嵌凸501与第一嵌槽302适配，第一嵌凸301与底板嵌槽102适配；第一支柱3的外径与第二罩环4的内径一致，第二支柱5的外径与第三罩环6的内径一致。
28.具体的，上述的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置中，参照图6示，顶板嵌凸802呈圆柱状，顶板嵌凸802与第三嵌槽702适配；顶板锁耳803数量为三个，沿顶板8侧壁以120
°
夹角均匀分布，顶板锁耳803上设有与长杆螺栓9适配的顶板通孔804；顶板8底面边缘与顶板锁耳803同向均布三个顶板限位销801，顶板限位销801与第三限位孔602适配；顶板8外径与底板1外径一致。
29.本实用新型的土工环剪环状分层试样冷冻制备装置的具体实施步骤如下：取底板1放置稳妥，取第一罩环2置于底板1上方，令三个第一限位销201嵌入各自对应的底板限位孔101；取第一支柱3置于底板1上方，令第一嵌凸301嵌入对应的底板嵌槽102；向第一罩环2和第一支柱3围成的首层圆环空腔中装填需土样；
30.取第二罩环4叠置于第一罩环2上方，令三个第二限位销401嵌入各自对应的第一限位孔202；取第二支柱5叠置于第一支柱3上方，令第二嵌凸501嵌入对应的第一嵌槽302；向第二罩环4和第二支柱5围成的第二层圆环空腔中装填需土样；
31.取第三罩环6叠置于第二罩环4上方，令三个第三限位销601嵌入各自对应的第二限位孔402；取第三支柱7叠置于第二支柱5上方，令第三嵌凸701嵌入对应的第二嵌槽502；向第三罩环6和第三支柱7围成的第三层圆环空腔中装填需土样；
32.取顶板8叠置于第三罩环6和第三支柱7上方，令三个顶板限位销801嵌入各自对应的第三限位孔602，同时保证顶板嵌凸802嵌入对应的第三嵌槽702；取三根长杆螺栓9，分别穿过三个顶板通孔804后旋入各自对应的底板螺孔104以紧固装置；将制备装置浸水饱和后放入冰柜冷冻，待冻结后脱模取出各层试样冻环，依序套合组成需的环剪环状分层试样，至此完成制备。
33.从上描可知，本实用新型的有益效果在于：通过设置第一罩环2、第一支柱3、第二
罩环4、第二支柱5、第三罩环6和第三支柱7，形成三层环状承样空间，以制备试样冻环；通过设置底板1、顶板8和长杆螺栓9，可紧固装置以冷冻制样，且易于脱模。
34.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。