一种用于土工模型试验的配土装置的制作方法

本实用新型属于土工模型试验领域，具体涉及一种用于土工模型试验的配土装置。

背景技术：

土工离心模型试验是把小比例尺模型放置在离心试验机所形成的加速度场中，以获取全比例尺模型的变形破坏机理的模拟试验技术，其基本原理是；将土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受远大于重力加速度的离心加速度作用，来补偿模型因为尺寸缩小而导致的土工构筑物自重的损失。在岩土工程中，土体自重引起的应力常常占支配地位，土的力学特性随着应力大小的变化而变化，常规小尺寸模型试验由于其自重产生的应力远小于原型，因而无法再现原型的特性。解决这个问题的唯一途径就是提高模型的自重，使之与原型等效。

通过控制含水率来确定土样的工程特性，这就要求整个配土过程必须严谨科学。而对于实验室所需土样规模，试验人员往往使用铁锹等基础实验用具来配置以及搅拌。采用这种方式会十分费力并且对于配置而成的土样是无法达到理想的效果，试验坏境也会不理想，最重要的是对实验效率影响极大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高效率的配土装置，操作简单，造价低廉，搅拌效果好，节省人力物力，减少工作强度，提高试验准确性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于土工模型试验的配土装置，包括储水装置、搅拌机构以及土样筒；搅拌机构包括旋转电机、支撑架、转杆、固定杆臂、旋转搅拌杆、以及旋转叶片；旋转电机的输出轴为转杆，转杆上设置有至少一组连接杆，一组连接杆包括多个固定杆臂，固定杆臂的一端与转杆固定连接，另一端连接旋转搅拌杆，旋转搅拌杆上设置有旋转叶片；转杆与固定杆臂均为空心杆，转杆与固定杆臂内部连通，固定杆臂上开设有出水孔，储水装置的进水口连通自来水管，其出水口连通转杆的入水口；土样筒的底板与筒壁铰接，与铰接相对的一侧设置有锁扣。

支撑架为三脚支撑架，支撑架的一端与土样筒的顶端连接，另一端与旋转电机连接。

转杆上设置有至少三组连接杆，每组连接杆包括四个固定杆臂。

储水装置包括储水漏斗和止水阀门，止水阀门设置在储水漏斗下部的直管段。

固定杆臂杆臂与水平方向设有一仰角，远离转杆方向一端的高度低于连接转杆一端的高度。

土样筒的筒壁外侧设置有固定承重柱，固定承重柱的底部设置底座，土样筒底板到地面的距离大于土样筒的直径。

旋转搅拌杆为中空杆，固定杆臂和旋转搅拌杆连通，固定杆臂和旋转搅拌杆通过焊接工艺连接或一体化制成；旋转搅拌杆上设置出水孔。

土样筒的顶部设置有筒盖。

旋转叶片采用矩形叶片或桨式叶片。

土样筒的底板与筒壁通过弹簧铰链铰接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型可严格控制加水量，通过转杆、固定杆臂以及旋转搅拌杆将水输送到土体中，并进行搅拌，而且旋转叶片在筒体中均匀的分布，旋转电机带动转杆、固定杆臂以及旋转搅拌杆能使土体均匀地搅拌，提高配土效率而且节省人力，在倾斜小孔的作用下可以使水均匀的加入土样中，使整个土样中水和土的配置效果达到最佳，提高了试验的准确性；土样在筒内进行配置，不会对土样造成浪费，能极大减少实验室扬尘，使实验环境较好。

进一步的，三脚形支撑架为旋转电机提供稳定支撑，并将其与土样筒连接。

进一步的，多组连接杆和多个固定杆臂以及旋转搅拌杆，能提高旋转搅拌叶片的密度使搅拌更加均匀。

进一步的，固定杆臂杆臂与水平方向设有一仰角，远离转杆方向一端的高度低于连接转杆一端的高度，水流能更自然地输送到旋转搅拌杆上，提高输水效率。

进一步的，固定承重柱将土样筒支撑起来，其高度为土样筒底板到地面的距离大于土样筒的直径，能使土样筒底板完全打开，在搅拌完成后易于快速导出土样。

进一步的，旋转叶片采用矩形叶片或桨式叶片，矩形叶片有利于捣碎块状土，浆式叶片具有更好的翻动效果。

进一步的，土样筒的顶部设置有筒盖，防止搅拌初期尘土飞扬，并使土样在搅拌时不会从土样筒中出来，有利于保持试验环境整洁。

进一步的，土样筒的底板与筒壁通过弹簧铰链铰接，能使底板再打开时不会瞬间掉落，提供使用的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的整体结构主视图；

图3为旋转电机连接杆示意图；

图4为固定杆臂的主视图；

图5为本实用新型的整体结构俯视图；

图6为本实用新型的整体结构仰视图；

图7是储水装置的结构图；

其中，1-储水装置，11-储水漏斗，12-止水阀门，2-搅拌机构，21-旋转电机，22-支撑架，23-转杆，24-固定杆臂，25-旋转搅拌杆，26-高强螺栓，27-旋转叶片，28-土样筒，31-弹簧铰链，32-锁扣，33-固定承重柱，34-底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1、图2和图3所示，一种用于土工模型试验的配土装置，包括储水装置1、搅拌机构2以及土样筒28；搅拌机构2包括旋转电机21、支撑架22、转杆23、固定杆臂24、旋转搅拌杆25、以及旋转叶片27；转杆23与旋转电机21的输出端同轴连接，转杆23上设置有至少一组连接杆，一组连接杆包括多个固定杆臂24，固定杆臂24的一端与转杆23固定连接，另一端连接旋转搅拌杆25，旋转搅拌杆25上设置有旋转叶片27；转杆23、固定杆臂24以及旋转搅拌杆25均为空心杆并且内部连通，储水装置1的进水口连通自来水管，其出水口连通转杆23的入水口；土样筒28的底板与筒壁铰接，与铰接相对的一侧设置有锁扣32；支撑架22为三角支撑架，支撑架的一端与土样筒28的顶端连接，另一端与旋转电机21连接。

本使用新型所述旋转叶片为矩形或螺旋桨式叶片。

转杆23上设置有三组连接杆，每组连接杆包括四个固定杆臂24。

储水装置1包括储水漏斗11和止水阀门12，止水阀门12设置在储水漏斗11下部的直管段。

如图4所示，固定杆臂24与水平方向设有一仰角，远离转杆23方向一端的高度低于连接转杆23一端的高度；固定杆臂24上开设若干出水孔。

如图5和图6所示，土样筒28的筒壁外侧设置有固定承重柱33，固定承重柱33的底部设置底座34。

土样筒28的顶部设置有筒盖。

如图7所示，储水装置1包括储水漏斗11和止水阀门12，止水阀门12设置在储水漏斗11下部的直管段；储水漏斗11的入水口连接水管直接注入所需水量，水量由漏斗壁上的刻度来监测，最大刻度为5000ml，分刻度为100ml；在达到目的水量后，直接扳动止水阀门12，即可达到控制水量的目的。

搅拌机构设置在土样筒28中，搅拌机构2包括旋转电机21、支撑架2、转杆23、倾斜固定杆臂24、旋转搅拌杆25、高强螺栓26以及矩形旋转叶片27；转杆23与旋转电机21的输出端同轴连接，倾斜固定杆臂24的一端与转杆23固定连接，另一端连接旋转搅拌杆25，旋转搅拌杆25上设置有矩形旋转叶片27。

转杆23作为旋转电机21的输出轴，同时作为输水管道，使储水漏斗中的水从转杆中流入连接固定杆臂24，旋转电机21驱动转杆23带动旋转搅拌杆25进行顺时针和逆时针交替转动以使土样和水充分搅拌，得到更为均匀的土样；支撑架22支撑连接电机21和储水装置1。

转杆23为空心杆，转杆23将旋转电机动力输送至固定杆臂24的同时将水输送至固定杆臂24，旋转搅拌杆25带动旋转叶片27将此位置土样搅拌均匀；转杆23连通固定杆臂24，使储水漏斗中的水从转杆中流入固定杆臂24。

作为本实用新型一个可选的实施例，固定杆臂24与转杆23连接，固定杆臂24杆臂与水平方向具有一仰角，远离转杆23方向一端的高度低于连接转杆23一端的高度，使储水装置里的水在转杆3的带动下均匀的落在土样中，固定杆臂24还连接旋转搅拌杆25，使土样在横向和纵向都能受到搅拌作用。

可选的，旋转搅拌杆25与旋转叶片27焊接在一起，在旋转电机21的带动下进行整体搅拌，旋转搅拌杆25与固定杆臂24连通，形成水流通道。

可选的，旋转搅拌杆25和固定杆臂24通过高强螺栓26连接，防止整个搅拌机构在搅拌过程中松动，还能实现旋转搅拌杆25和固定杆臂24可拆卸。

旋转叶片27焊接在旋转搅拌杆25上，在旋转电机21的带动下顺时针和逆时针交替转动，对加水的土样进行搅拌。

叶片27采用矩形叶片或桨式叶片。

搅拌机构2和待搅拌土体设置在土样筒28内，可控制土样的量，防止在旋转过程中水飞溅，确保达到理想的配土效果。

土样筒28的底部设置弹簧铰链31、锁扣32、固定承重柱33以及底座34；土样筒28的底板与土样筒筒壁一侧采用弹簧铰链31连接，另一侧设置有锁扣32。

弹簧铰链31设置在土样筒28的底部，连接土样筒壁和筒底能使两者相对转动；锁扣32、弹簧铰链31以及土样筒底板形成一个排土系统，打开锁扣可直接将配置好的土样卸下。在整个配土过程中不会破坏土样的性质，能更准确的控制土样含水率。

固定承重柱33和底座34承载整个装置。

在旋转电机21提供动力下，带动固定杆臂24和旋转搅拌杆25进行转动；水由储水漏斗11进入后，通过转杆23后，在转动过程中经过固定杆臂24内的小孔流出；水均匀流向土样后，在旋转叶片27和旋转搅拌杆25的搅拌作用下，可得到设定含水率的均匀土样；转动结束后，打开锁扣32将配置好的土样全部取出。