砂土三轴试验制样器 【技术领域】
本发明涉及土木工程土工试验领域的一种砂土三轴试验制样装置。
背景技术
砂性土不具有粘着性和塑性，但透水性强。砂性土层是良好的含水层。作建筑地基时易压密，沉降量小，但在水头及动荷载作用下，粉砂可能发生管涌及液化等不良工程地质现象。砂性土地天然密实程度是控制其工程性质的主要因素。因此，为了了解砂性土的力学特性，在土木工程土工试验领域里，展开了大量的试验研究，并取得了大量的试验成果。
现有土工试验中研究砂性土力学特性的常用试验仪器有：直剪仪、常规三轴仪、动三等仪等。三轴仪能够较真实的反应土的实际力学特性，可在各种条件下研究土样的力学特性。在室内土工试验中三轴试验是最重要试验。在三轴试验过程中砂性土试样的制备是用传统的对开模或者承膜筒装在压力室上制备砂性土样。但是使用传统的对开模或者是承膜筒制备的砂性土样表面不光滑、土样容易倾斜而且土样容易被挤压。其原因是橡皮膜与对开模或与承膜筒之间有空气，使得橡皮膜不能全部紧贴在对开模或者承膜筒上。
【发明内容】
为克服砂性土样在装样过程中表面不均匀、不光滑、容易倾斜被挤压这一不足，本发明提供一种砂性土三轴试验制样器。该制样器构造简单，操作方便，易于掌握，且制备出砂土三轴试样形状规整。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一套砂土三轴试验制样器，包括压力室底座、试验上帽和压力室圆筒，所示压力室圆筒的上下端分别与所述压力室底座和试验上帽相匹配，其特征在于压力室圆筒是由三片圆弧片组成的圆筒，而有一个紧箍套在该圆筒上进行箍紧，每个圆弧片内壁有竖向排气槽和横向排气槽，所述圆筒的中下部圆筒壁上有一个吸气孔接通所述竖向排气孔和横向排气孔。
本发明中紧箍由一个定位螺丝和一带孔圆环组成。
本发明中圆弧片的高度为150mm±12mm，上、中、下段相应的厚度分别为6mm±0.5mm、8mm±0.5mm、5mm±0.5mm。其相应的长度分别为75mm±5mm、45mm±4mm、30mm±3mm。从上到下构成外突肩和内突肩，分别距圆弧底部30mm±3mm和75mm±5mm处。
本发明中吸气孔的内孔径为3mm。位于圆弧片底部横向排气槽与竖向排气槽的交界处。
本发明中圆弧片内部横向排气槽的宽度为3mm±0.5mm、深度为2mm±0.5mm，横向排气槽的间隔为30mm±3mm。
本发明中，三片圆弧片彼此连接处装有橡胶条，实现密封。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的实质性特点和优点：
本砂土三轴试验制样器由三片圆弧片和紧箍组成，圆弧片之间止气用橡胶条，且圆弧片内部有竖向排气槽和横向排气槽组成。本发明的此种结构与对开模或承膜筒相比能把橡皮膜与对开模或承膜筒之间的空气排净，使橡皮膜全部紧贴在圆弧片上，制备出形状规整的砂土试样，提高试样尺寸的精度，而能够较真实的反应砂性土的力学特性。本发明还可以通过改变制样器尺寸制作不同直径的试样，满足各种试样大小的需要，具有原理简单，操作简便的优点。
【附图说明】
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是本发明压力室圆筒的结构示意图。
图3是图1的A-A处剖面图。
图4是图1的B-B处剖面图。
图5是图2所示圆弧片2的外形图。
图6是图2中圆弧片2的内形图。
图7是图2中紧箍(4)的结构图。
【具体实施方式】
本发明的一个优选实施例结合附图说明如下：参见图1、图2、图3和图4，本砂土三轴试验制样器包括压力室底座14、试验上帽17和压力室圆筒。压力室圆筒由圆弧片1、2、3和紧箍4组成。本发实施例适于做直径61.8mm×高120mm的三轴试样。本实施例可以通过改变圆弧片1、2、3的高度和制样器的直径做成不同直径和高度的试样，以满足各种试验的需要。
上述圆弧片1、2、3高度为150mm±12mm，每个圆弧片内部都有一条竖向排气槽8和三条横向排气槽9，竖向排气槽位于圆弧片1、2、3的中部，横向排气槽9之间的间隔为30mm±3mm；圆弧片2上有一吸气孔6，吸气孔6位于圆弧片2底部横向排气槽9与竖向排气槽8的交界处，吸气孔6的内孔径为3mm±0.5mm，圆弧片2的其余构造与另两个圆弧片1、3相同；圆弧片1、2、3有两处错层构成外突肩和内突肩7、10，外突肩7位于距圆弧片1、2、3底部75mm±5mm处，内突肩10位于距圆弧片底部30mm±3mm处，内外突肩7、10把圆弧片1、2、3竖向分为三部分：底部长为30mm±3mm，厚为5mm±0.5mm；中部长为45mm±4mm，厚度为8mm±0.5mm；上部长为75mm±5mm，厚度为6mm±0.5mm。上述圆弧片1、2、3的竖直一边处粘有一橡胶条11，橡胶条11厚度为1mm、宽0.3cm。每个圆弧片都有一个圆锥形凹槽5，上述凹槽5深度为3mm，用于固定定位螺丝12。上述紧箍4套在圆弧片1、2、3上，把用定位螺丝12固定在圆弧片上的凹槽5上，紧箍4的内径为75.5mm，外径为95.5mm，高度为12mm。上述紧箍4位于圆弧片1、2、3的中部。上述紧箍4由定位螺丝12和圆环13构成。
使用本制样器，三轴砂样的制样过程如下：
1)把一个橡皮膜16套在压力室底座14上，用橡皮筋扎紧；
2)把圆弧片1、2、3依次初步固定在压力室底座14的一个透水石15处，并使内突肩10与透水石15接触完好；
3)把紧箍环13套在圆弧片1、2、3上的外突肩7的上部，并用定位螺丝12把圆弧片固定箍紧，使定位螺丝12的底部位于凹槽5内；
4)把橡皮膜16的上部套在圆弧片1、2、3内侧，接着把抽气设备(例如，真空泵)与吸气孔6相连进行抽气使橡皮膜紧贴在圆弧片上1、2、3；
5)把砂土分层装入橡皮膜16内；
6)把试验上帽17放在试样上，停止抽气，把橡皮膜16翻起，用橡皮筋把橡皮膜16扎在试验上帽17的中部。