(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211013457.7 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 浙江数智交院科技股份有限公司 地址 310012 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路928号 (72)发明人 陈文强　李仁勇　朱益军　刘志洁　 李金柱　魏土荣　 (74)专利代理 机构 杭州杭诚专利事务所有限公 司 33109 专利代理师 祝欢欢 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) G01N 1/36(2006.01) (54)发明名称 一种静力压实式粗粒料三轴试验制样装置 及使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种静力压实式粗粒料三轴 试验制样装置及使用方法， 制样装置包括制样 筒、 密封装置及支撑架， 制样筒由两片对开模拼 合构成， 制样 装置上设有用于压紧制样筒内土样 的静力压实装置， 静力压实装置包括压实底板和 由多个压实杆小节连接构成压实杆， 压实杆的顶 端与三轴试验机轴向加载平台上的轴向加载装 置连接； 支撑架包括环绕制样筒设置的若干根竖 向支撑杆， 每根竖向支撑杆的上部均铰接有一根 用于支撑 所述压实杆的横向支撑杆， 支撑架上还 设有位移传感器支撑平台。 本发 明采用压实方式 制作试样， 利用三轴试验制样装置和三轴试验机 轴向加载平台， 可以最大限度减小试样在制样过 程中的颗 粒破碎， 保证了试样均匀性和体变测量 的准确性。 权利要求书2页 说明书7页 附图13页 CN 115508159 A 2022.12.23 CN 115508159 A 1.一种静力压实式粗粒料三轴试验制样装置， 设置在三轴试验机轴向加载平台上， 其 特征在于， 包括底座及设置在底座上的制样筒 （14） 、 密封装置及设置在制样筒外周的支撑 架， 所述制样筒由两片对开模 （14 ‑a） 拼合构成， 制样筒包括筒体及水平状设置在所述筒体 底部的环形平 台 （15） ， 制样装置上设有用于压紧制样筒内土样 （28） 的静力压实装置， 所述 静力压实装置包括压实底板 （19） 和连接在压实底板上的压实杆 （20） ， 所述压实底板的直径 与制样筒的内径相适配， 所述的压实杆由多个等直径的压实杆小节 （20 ‑d） 连接构成， 压实 杆的顶端与三轴试验机轴向加载平台上的轴向加载装置 （23） 连接； 所述的底 座包括外径与 制样筒内径相适配的上凸台 （10） 及用于固定所述支撑架的下凸台 （8） ， 所述的支撑架包括 环绕制样筒设置的若干根竖向支撑杆 （2） ， 每根竖向支撑杆的上部均铰接有一根用于支撑 所述压实杆的横向支撑杆 （3） ， 支撑架上还设有与三轴试验机轴向加载平台上的轴向位移 传感器 （24） 相对应的位移传感器支撑平台 （7） 。 2.根据权利要求1所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 所述密封 装置包括设置在制样筒内壁的乳胶膜 （13） ， 所述乳胶膜的高度大于所述制样筒的高度， 制 样筒的侧壁上设有抽气孔 （17） ， 所述的抽气孔外侧与橡胶吸气球 （18） 连接， 所述的抽气孔 呈网状结构。 3.根据权利要求2所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 所述的密 封装置还包括与制样筒内径适配的盖板 （29） ， 所述盖板及底座的上凸台上均设有环形凹 槽， 环形凹槽处的乳胶膜外周设有用于固定乳胶膜的弹性橡胶圈 （26 ‑a） ， 所述弹性橡胶圈 的外侧设有密封带 （26） ， 密封带 上设有用于锁紧密封带的卡扣 （27） 。 4.根据权利要求1所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 位于压实 杆中部的压实杆小节其主体上端设有螺纹孔 （20 ‑c） ， 主体下端设有突出螺栓 （20 ‑b） ， 所述 的突出螺栓和所述的螺纹孔相适配， 位于压实杆中部的压实杆小节其主体长度与分层土样 的高度相同， 位于最上端的压实杆小节其顶部设有橡胶质接头 （20 ‑a） ， 位于最下端的压实 杆小节固定在压实底板上。 5.根据权利要求1所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 所述的支 撑架包括与底座连接的环形底板 （1） ， 所述环形底板的内径与制样筒底端环形平台的外径 相适配， 所述支撑架的竖向支撑杆固定在环形底板上， 竖向支撑杆与横向支撑杆的连接处 设有支撑杆连接头 （4） ， 所述的横向支撑杆可向上转动地铰接在支撑杆连接头上， 竖向支撑 杆的顶端套设有用于固定横向支撑杆的横杆固定卡口 （5） ， 横向支撑杆的悬空端设有弧形 瓣模 （6） ， 横向支撑杆 处于水平的支撑状态时， 所有横向支撑杆上的弧形瓣模组成内径与所 述压实杆外径相适配的圆筒。 6.根据权利要求5所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 所述的支 撑杆连接头上横向设有连接杆 （4 ‑a） ， 所述横向支撑杆的一端通过连接杆铰接在支撑杆连 接头上， 所述支撑杆连接头远离竖向支撑杆一侧的底部 设有用于限制横向支撑杆向下转动 的水平杆 （4 ‑b） ， 横向支撑杆绕连接杆转动与所述水平杆抵接时， 横向支撑杆呈水平状态； 横向支撑杆向上转动至竖直状态时， 横向支撑杆与横杆固定卡口上的圆弧状卡口 （5 ‑b） 扣 接。 7.根据权利要求1所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 所述的竖 向支撑杆为3 ‑4根， 所述的位移传感器支撑平台设置在其中一根竖向支撑杆的顶部， 位移传权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508159 A 2感器支撑平台包括一竖向设置的转轴及设置在转轴上的水平板， 竖向支撑杆的顶端设置转 轴孔， 所述的转轴与竖向支撑杆 可转动连接 。 8.根据权利要求1所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 三轴试验 机加载平 台包括控制面板 （25） 、 底平台 （21） 及固定在底平台两侧的立柱 （22） ， 立柱的顶端 设有横梁， 所述的轴向加载装置设置在横梁的下方， 轴向加载装置的下端连接所述的轴向 位移传感器。 9.根据权利要求1所述的静力 压实式粗粒料三轴试验制 样装置， 其特征在于， 两片对开 模上的筒体拼合处均设有相互适配的凹凸形接口 （14 ‑b） ， 凹凸形接口的对接面之间设有弹 性垫片， 制样筒的外周设有用于将制样筒的对开模紧 固的套环 （16） 。 10.一种根据权利要求1 ‑9任一项所述的静力压实式粗粒料三轴试验制样装置的使用 方法， 其特 征在于包括以下步骤： a.将透水石 （12） 和滤纸依次放置于底座的上凸台 （10） 上， 并在上凸台的外壁套上乳胶 膜 （13） ， 用弹性橡胶圈 （26 ‑a） 在上凸台的环形凹槽处扎紧乳胶膜， 将两个对开模 （14 ‑a） 拼 合并安装到底座的上凸台上， 并用套环 （16） 套设在制样筒外周将两个对开模固定成一体， 顶部高出制样筒 （14） 的乳胶膜外翻至制样筒的外壁， 用橡胶吸气球 （18） 通过抽气孔 （17） 将 乳胶膜和制样筒之 间的空气抽出， 再将干瘪的橡胶吸气 球插于抽气孔的外端部使乳胶膜紧 紧依附于制样筒的内壁； b.将支撑架的环形底板 （1） 放置于底座的下凸台 （8） 上并通过连接螺栓 （11） 与底座连 为一体， 将静力压实装置放置于制样筒内， 其中压实底板 （19） 与滤纸贴紧， 操作三轴试验机 的控制面板 （25） 使压实杆 （20） 顶端的橡胶质接头 （20 ‑a） 与轴向加载装置 （23） 的底端接触， 调整轴向位移传感器 （2 4） 和位移传感器支撑平台 （7） 使轴向位移传感器的端头支撑于位移 传感器支撑平台上， 此时将控制面板上显示的轴向位移值清零， 取 出静力压实装置； c.将支撑架的横向支撑杆 （3） 向上转动使其固定于横杆固定卡口 （5） 内， 向制样筒内装 填分层配好的第一层粗粒料土样 （28） ， 拆下压实杆中一个主体长度与分层土样的高度相同 的压实杆小节 （20 ‑d） 后重新组装， 并将其放置于制样筒内， 放下横向支撑杆使其处于水平 状态， 横向支撑杆悬空端的弧形瓣模 （6） 组成内径与压实杆外径相适配的圆筒用于限制 压 实杆的水平移动， 操作控制面板通过三轴试验机轴向加载装置使压实杆和压实底板整体下 降实现对土样的压实， 当轴向位移重新显示 为0时停止下降； d.重复上述步骤以同样的方法装填剩余土样， 每一层土样装完后均需拆下一个主体长 度与分层土样的高度相同的压实杆小节并重新组装， 每一层土样的压实标准均取轴向位移 值为0， 直至装完最后一层土样， 拆除支撑架和静力压实装置； e.将滤纸、 透水石和盖板 （29） 依次放置于试样的顶部， 将位于制样筒外的乳胶膜向上 拉直， 取下制样筒， 将弹性橡胶圈捆扎于盖板凹槽处的乳胶模外侧， 并在试样顶端和底端两 个弹性橡胶圈的外侧分别缠绕密封带 （26） ， 并通过卡扣 （27） 锁紧， 制样 完毕， 粗粒料三轴试 样即可供三轴压缩试验使用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508159 A 3