土样崩解试验制样装置及进行土样崩解试验制样的方法

摘要

本公开涉及土样崩解试验制样装置及进行土样崩解试验制样的方法，通过设置圆盘在框架上可转动，且在框架的宽度方向上，圆盘的中心与框架的宽度中心不重合，从而将框架的顶面分隔为A面和B面，其中，A面的外侧即为第一边缘，而B面的外侧即为第二边缘，第一边缘距离圆盘的中心的距离与第二边缘距离圆盘的中心的距离不同，因此圆盘转动带动待制样土样转动至第一边缘处并按照第一边缘处为基准进行裁切，然后裁切后再将裁切后的第一制样土样转动至第二边缘并按照第二边缘处为基准进行多次裁切后即可形成立方体的制样土样。相比于现有技术的人工制样而言，本公开的土样崩解试验制样装置的制样操作部件快速、简便且制备出的制样土样的质量和尺寸精度均比较高。

说明书

技术领域

本公开涉及岩土工程勘察试验技术领域，尤其涉及一种土样崩解试验制样装置及进行土样崩解试验制样的方法。

背景技术

目前，土样崩解试验需要用到边长为5cm的立方体的土样崩解试样。传统的土样崩解式样的制样方法为人工利用切土刀在圆柱体上切取边长约为5cm的立方体，利用钢直尺进行粗略的测量。

然而，通过人工利用切土刀在原状土上制取方块体，不仅效率低、尺寸不够精准，且制样的过程极容易产生人为的扰动或破碎，尤其对易崩解、易掉块、松散的土样，难以进行制样并保证试样的质量。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种土样崩解试验制样装置及进行土样崩解试验制样的方法。

第一方面，本公开提供了一种土样崩解试验制样装置，包括框架以及圆盘；

所述圆盘可转动的设置在所述框架的底端，所述圆盘上用于承载待制样土样；

在所述框架的宽度或长度方向上，所述圆盘的中心与所述框架的中心不重合，以使得在所述框架的宽度或长度方向上，所述框架的两侧边缘中的第一边缘距离所述圆盘的中心的距离与所述两侧边缘中的第二边缘距离所述圆盘的中心的距离不同，以使得所述圆盘转动时可带动所述待制样土样的任意一侧面分别转动至所述第一边缘以及所述第二边缘，并可在所述第一边缘处及所述第二边缘处进行裁切，以形成具有预设尺寸的制样土样。

根据本公开的一种实施例，所述第一边缘距离所述圆盘的中心的距离为3.5cm，以使得所述待制样土样的任意一侧面转动至所述第一边缘进行裁切形成的第一制样土样的长度以及宽度均为7cm。

根据本公开的一种实施例，所述第二边缘距离所述圆盘的中心的距离为2.5cm，以使得所述第一制样土样的任意一侧面转动至所述第二边缘处进行裁且形成的第二制样土样的长度以及宽度均为5cm。

根据本公开的一种实施例，还包括移动螺杆，所述移动螺杆设于所述框架的顶面且可沿所述框架的高度方向移动；所述移动螺杆的轴心与所述圆盘的中心重合，且所述移动螺杆的底部设置有固定板，所述待制样土样设于所述固定板和所述圆盘之间。

根据本公开的一种实施例，所述固定板上与所述移动螺杆对应的位置设置有第一安装孔，所述第一安装孔处设置有第一螺母，所述移动螺杆的底端设于所述第一螺母内。

根据本公开的一种实施例，所述框架的一侧还设置有可供紧固件穿过的第一连接孔，所述紧固件的位于框架内的一端设置有侧向约束片，所述侧向约束片顶靠在待制样土坯的侧面。

根据本公开的一种实施例，所述框架的顶面上与所述移动螺杆对应的位置设置有第二安装孔，且所述第二安装孔处设置有第二螺母，所述移动螺杆的顶端设于所述第二螺母内。

根据本公开的一种实施例，所述框架的底部设置有装置底座，所述圆盘的底部设置有圆盘底座，所述圆盘底座与所述装置底座卡接固定。

第二方面，本公开提供一种利用土样崩解试验制样装置进行土样崩解试验制样的方法，包括如下步骤：

将待制样土样放置在圆盘上，并旋转所述圆盘，使得所述待制样土样的任意一侧面转动至第一边缘处，并在第一边缘处对所述待制样土样的任意一侧面进行裁切以形成第一制样土样；其中，所述第一制样土样的宽度和长度均等于所述第一边缘至所述圆盘的中心的距离的二倍；

然后继续旋转所述圆盘，使得所述第一制样土样的任意一侧面转动至第二边缘处，并在第二边缘处对所述第一制样土样的任意一侧面进行裁切形成第二制样土样；其中，所述第二制样土样的宽度和长度均等于所述第二边缘至所述圆盘的中心的距离的二倍；

将所述第二制样土样翻转90°后，继续放置在所述圆盘上并旋转圆盘，使得所述第二制样土样的任意一侧面转动至第二边缘处，并在第二边缘处对所述第二制样土样的任意一侧面进行裁切形成立方体的制样土样；其中，立方体的所述制样土样的边长尺寸等于所述第二边缘至所述圆盘的中心的距离的二倍。

根据本公开的一种实施例，所述第一边缘距离所述圆盘的中心的距离为3.5cm，以使得所述待制样土样的任意一侧面转动至所述第一边缘处进行裁切形成的所述第一制样土样的长度以及宽度均为7cm；

所述第二边缘距离所述圆盘的中心的距离为2.5cm，以使得所述第二制样土样的任意一侧面转动至所述第二边缘处进行裁切形成的立方体的所述制样土样的边长为5cm。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供一种土样崩解试验制样装置及进行土样崩解试验制样的方法，通过设置圆盘在框架上可转动，且在框架的宽度方向上，圆盘的中心与框架的宽度中心不重合，从而将框架的顶面分隔为A面和B面，其中，A面的外侧即为第一边缘，而B面的外侧即为第二边缘，第一边缘距离圆盘的中心的距离与第二边缘距离圆盘的中心的距离不同，因此圆盘转动带动待制样土样转动至第一边缘处并按照第一边缘处为基准进行裁切，然后裁切后再将裁切后的第一制样土样转动至第二边缘并按照第二边缘处为基准进行多次裁切后即可形成立方体的制样土样。相比于现有技术的人工制样而言，本公开的土样崩解试验制样装置的制样操作部件快速、简便且制备出的制样土样的质量和尺寸精度均比较高，其不会导致人为的扰动或破碎，因此可以适用于易崩解、易掉块、松散的土样的制样。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述土样崩解试验制样装置的结构示意图，其中，圆盘上未设置有待制样土样；

图2为本公开实施例所述土样崩解试验制样装置的结构示意图，其中，圆盘上设置有待制样土样；

图3为本公开实施例所述土样崩解试验制样方法的流程图。

其中，1、框架；11、装置立柱；12、装置顶帽；13、紧固件；131、侧向约束片；14、装置底座；2、圆盘；3、待制样土样；4、移动螺杆；5、固定板；51、第一螺母；52、第二螺母；6、圆盘底座；7、卡扣；8、卡槽；9、螺杆手轮。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1和图2所示，本公开提供了一种土样崩解试验制样装置，包括框架1以及圆盘2。

具体实现时，框架1包括两个相对设置的装置立柱11以及连接在装置立柱11顶端的装置顶帽12，装置立柱11以及装置顶帽12连接形成两侧敞开的框架1，以便于工作人员从两侧敞开的位置取放以及裁切待制样土样3。比如，参照图1所示，框架1的前后两侧为敞开式，而框架1的左右两侧为装置立柱11，装置立柱11即为沿图1所示的z方向延伸的板状件。

其中，圆盘2可转动的设置在框架1的底端，圆盘2上用于承载待制样土样3，从而转动圆盘2时，可以带动圆盘2上放置的待制样土样3的任意一侧转动至框架1的前侧以及后侧，并按照框架1的前后两侧中的某一侧为基准对待制样土样3进行裁切，即伸出于框架1的前后两侧的某一侧的待制样土样3进行裁切，使得待制样土样3与框架1的前后两侧的某一侧平齐。

具体实现时，在框架1的宽度或长度方向上，圆盘2的中心O1与框架1的中心不重合，以使得在框架1的宽度或长度方向上，框架1的两侧边缘中的第一边缘S1距离圆盘2的中心的距离与两侧边缘中的第二边缘S2距离圆盘2的中心的距离不同，以使得圆盘2转动时可带动待制样土样3的任意一侧面分别转动至第一边缘S1以及所述第二边缘S2，并可按照第一边缘S1及第二边缘S2作为基准对多余的待制样土样3的部分进行裁切，以形成具有预设尺寸的制样土样。

示例性的，本实施例中，设定在框架1的宽度方向(图1所示的y方向)上，圆盘2的中心01与框架1的中心O2不重合，即在图1所示的y方向上，框架1的中心O1与圆盘2的中心O2不重合。而在框架1的宽度方向上，框架的前后两侧即为第一边缘S1以及第二边缘S2。并且，框架1的第一边缘S1距离框架1的宽度中心O2的距离d1与框架1的第二边缘S2距离框架1的宽度中心O2的距离d2不同。

具体的，框架1的前侧和后侧即为框架1在宽度方向(图1所示的y方向的两端面)的两侧边缘，而框架1的宽度中心即为图1所示的框架1在y方向上的中心点O，圆盘2的中心在框架1的长度方向(图1所示的x方向)上的长度中心重合，但圆盘2的中心在框架1的宽度方向(图1所示的y方向)上的宽度中心不重合。

更为具体的，框架1的前侧设定为第一边缘S1，框架1的后侧设置为第二边缘S2。因此，在框架1的宽度方向上，圆盘2转动带动待制样土样3的各个侧面转动至第一边缘S1处并以第一边缘S1处作为基准进行裁切形成的第一制样土样的长度以及宽度均为第一边缘S1至圆盘2的中心的距离d1的二倍。

同理，在框架1的宽度方向上，圆盘2转动带动第一制样土样的各个侧面转动至第二边缘S2处并以第二边缘S2处作为基准进行裁切形成的第二制样土样的长度以及宽度均为第二边缘S2至圆盘2的中心的距离d2的二倍。

为了实现立方体的制样土样，可以将第二制样土样翻转90°(即放倒后)放置在圆盘2上，圆盘2转动带动第二制样土样的各个侧面转动至第二边缘S2处并以第二边缘S2处作为基准进行裁切形成的制样土样的长度、宽度以及高度均为第二边缘S2至圆盘2的中心的距离d2的二倍，即立方体的制样土样的边长为第二边缘S2至圆盘2的中心的距离d2的二倍。

作为本实施例的一种具体实现方式，第一边缘S1距离圆盘2的中心的距离为3.5cm；第二边缘S2距离圆盘2的中心的距离为2.5cm。

也就是说，预设尺寸的待制样土样3(需要说明的是，待制样土样3的长度、宽度以及高度尺寸均大于5cm)放置在圆盘2上跟随圆盘2一起转动，此时将待制样土样3的任意一侧面转动至第一边缘S1处并按照第一边缘S1处为基准进行裁切，最终形成的第一制样土样为长度以及宽度为7cm的长方体。然后第一制样土样仍旧放置在圆盘2上跟随圆盘2进行转动，此时第一制样土样的任意一侧面转动至第二边缘S2处并按照第二边缘S2处为基准进行裁切，最终形成的第二制样土样为长度以及宽度均为5cm的长方体，而至此，从待制样土样3加工至第二制样土样的过程中始终未对土坯的高度方向的尺寸进行裁切。因此，最后将第二制样土样翻转90°后，即使得原本的第二制样土样由站立状态转化为放倒状态，此时圆盘2转动并带动第二制样土样的任意一侧面转动至第二边缘S2处并按照第二边缘S2为基准进行裁切(本质上对土坯的高度方向的尺寸进行裁切)，最终即可形成立方体的制样土样，立方体的制样土样的边长为5cm。

综上，本实施例提供的土样崩解试验制样装置，通过设置圆盘2在框架1上可转动，且在框架1的宽度方向上，圆盘2的中心与框架1的宽度中心不重合，从而将框架1的顶面分隔为A面和B面，其中，A面的外侧即为第一边缘S1，而B面的外侧即为第二边缘S2，第一边缘S1距离圆盘2的中心的距离与第二边缘S2距离圆盘2的中心的距离不同，因此圆盘2转动带动待制样土样3转动至第一边缘S1处并按照第一边缘S1处为基准进行裁切，然后裁切后再将裁切后的第一制样土样转动至第二边缘S2并按照第二边缘S2处为基准进行裁切后即可形成立方体的制样土样。相比于现有技术的人工制样而言，本实施例的土样崩解试验制样装置的制样操作部件快速、简便且制备出的制样土样的质量和尺寸精度均比较高，其不会导致人为的扰动或破碎，因此可以适用于易崩解、易掉块、松散的土样的制样。

具体实现时，参照图1所示，还包括移动螺杆4，移动螺杆4设于框架1的顶面且可沿框架1的高度方向移动；移动螺杆4的轴心与圆盘2的中心O1重合，且移动螺杆4的底部设置有固定板5，待制样土样3设于固定板5和圆盘2之间。也就是说，为了方便裁切土坯时待制样土样3不会发生晃动或者移动，可以转动移动螺杆4，从而使得移动螺杆4升降并带动固定板5贴合在待制样土样3的上表面，从而对待制样土样3进行高度方向上的位置限定。此外，移动螺杆4的顶端还设置有螺杆手轮9，通过旋转螺杆手轮,9固定待制样土样3的上端.

为了适用于不同高度尺寸的待制样土样3或者第一制样土样或者第二制样土样，因此移动螺杆4可以设置为可沿着框架1的高度方向移动，从而调节固定板5的高度。

具体实现时，固定板5上与移动螺杆4对应的位置设置有第一安装孔，第一安装孔处设置有第一螺母51，移动螺杆4的底端设于第一螺母51内，从而实现固定板5与移动螺杆4之间的连接。

具体实现时，框架1的一侧还设置有第一连接孔，紧固件13可穿过第一连接孔顶靠在待制样土样3的侧面。示例性的，紧固件13可以为固定螺栓或者固定螺钉等，紧固件13自框架1侧面的第一连接孔伸入至框架1内，且紧固件13的位于框架1的一端设置有侧向约束片131，并可顶靠在待制样土坯3的侧面，且紧固件13以及侧向与约束片131均具有两个，两侧沿框架1的相对设置在框架1的左右两侧，从而对待制样土样3的左右方向的位置进行限定，即确保待制样土样3的上下左右方向均不会发生位置改变，从而确保待制样土样3进行裁切时的裁切精度以及准确度。

具体实现时，框架1的顶面上与移动螺杆4对应的位置设置有第二安装孔，且第二安装孔处设置有第二螺母52，移动螺杆4的顶端设于第二螺母52内，从而实现移动螺杆4与框架1的顶面的连接。

具体实现时，参照图1所示，框架1的底部设置有装置底座14，圆盘2的底部设置有圆盘底座6，圆盘底座6与装置底座14卡接固定。具体的，装置底座14上沿装置底座14的周向间隔设置有4个卡扣7，圆盘底座6上与4个卡扣7对应的位置设置有4个卡槽8，进而使得圆盘底座6可以相对于装置底座14每次旋转90°，进而将待制样土样3的四个侧面一侧转动至第一边缘S1处或者第二边缘S2处进行裁切。

实施例二

参照图1至图3所示，本实施例还提供一种利用实施例一所述的土样崩解试验制样装置的部分或全部执行土样崩解试验制样的方法，以快速、准确制备出满足质量要求的制样土样。

本实施例中的土样崩解试验制样装置的具体结构和实现原理与实施例一提供的土样崩解试验制样装置的结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可以参照实施例一的描述。

具体的，该方法包括如下步骤：

S101：将待制样土样放置在圆盘上，并旋转圆盘，使得待制样土样的任意一侧面转动至第一边缘处，并在第一边缘处对待制样土样的任意一侧面进行裁切形成第一制样土样；其中，第一制样土样的宽度和长度等于第一边缘至圆盘的中心的距离的二倍；

S102：然后继续旋转圆盘，使得第一制样土样的任意一侧面转动至第二边缘处，并在第二边缘处对第一制样土样的任意一侧面进行裁切形成第二制样土样；其中，第二制样土样的宽度和长度等于第二边缘至圆盘的中心的距离的二倍；

S103：将第二制样土样翻转90°后，继续放置在圆盘上并旋转圆盘，使得第二制样土样的任意一侧面转动至第二边缘处，并在第二边缘处对第二制样土样的任意一侧面进行裁切形成立方体的制样土样；其中，制样土样的边长尺寸等于第二边缘至圆盘的中心的距离的二倍。

步骤S101具体可以包括以下几步：

1)将土样筒按标明的上、下方向放置，剥去蜡皮和胶带，开启土样筒取出待制样土样，用切土刀切除两端多余的土样，使试样两端水平，高度大约10cm。

2)提起移动螺杆，保证固定板和圆盘之间保持一定的间距，将待制样土样居中固定在圆盘上。

3)旋转移动螺杆，使固定板的下表面接触待制样土样，保证固定板和圆盘将待制样土样竖向固定。调节框架侧面上的紧固件，使两个侧向约束片将待制样土样进行横向固定。

4)用薄片切土刀或钢丝锯密贴壁厚为3.5cm的第一边缘处竖直向下将侧向多余的土切除，制取一个侧面。

5)调节移动螺杆及紧固件，去除待制样土样的约束，将待制样土样旋转90°再次进入卡槽后，继续将待制样土样的上下、横向进行固定，制取第二个侧面。

6)依次重复进行上述第3条、第4条、第5条，制取另两个侧面。此时制取的样品为7cm*7cm的第一制样土样。

步骤S102具体可以包括以下几步：

重复步骤S101中的第3条、第4条(其中，不同于步骤S101中的第4条的地方在于改为用薄片切土刀或钢丝锯密贴壁厚为2.5cm的第二边缘处竖直向下将侧向多余的土切除，制取一个侧面)、第5条制样过程，制取5cm*5cm的长方体。

步骤S103具体可以包括以下几步：

旋转移动螺杆以及紧固件，取消第一制样土样的上下及横向固定约束。取下5cm*5cm的第二制样土样，使第二制样土样翻转90°以使得其长轴方向水平放到圆盘上，施加上下和横向固定约束。重复上述第三条和第四条的过程，制取立方体的另外两个端面。成功制取满足试验5cm*5cm*5cm的高精度的制样土样。

具体实现时，第一边缘距离圆盘的中心的距离为3.5cm，以使得待制样土样的任意一侧面转动至第一边缘处进行裁切形成的第一裁制样土样的长度以及宽度均为7cm；第二边缘距离圆盘的中心的距离为2.5cm，以使得第二制样土样的任意一侧面转动至第二边缘处进行裁切形成的立方体的制样土样的边长为5cm。

在制样过程中，为了防止一次性切除的土体过多，造成土样的扰动或掉块等破坏现象。首先，对尺寸较大的待制样土样的四个侧面按照第一边缘为基准进行裁切，形成长度和宽度均为7cm的长方体后，然后再将长度和宽度均为7cm的长方体的四个侧面进行裁切，形成长度和宽度均为5cm的长方体；然后将长度和宽度均为5cm的长方体翻转90°后，对其侧面(该侧面裁切实质上就是未翻转前的高度方向的侧面进行裁切)进行裁切，最终形成长度、宽度以及高度均为5cm的立方体，即为土样崩解试验所需的土坯试样。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。