一种渗透试验试样脱模装置及其脱模方法与流程

[0001]
本发明属于渗透试验试样脱模技术领域，具体涉及一种渗透试验试样脱模装置及其脱模方法。


背景技术：

[0002]
渗透试验是岩渗透程领域十分重要的渗透试验手段，是测定土的力学性质的有效方法。对于渗透试验，土样试样制备质量对试验精度及数据可靠性具有重要影响，目前渗透实验脱模装置并不多见。传统重塑土样制备模具的三瓣模是由三个三分之一环形模瓣及套环组成，通过分层击实制样完成后，对试样进行脱模，试样脱模为保证试样完整性都是采用刮刀等刚性工具利用杠杆原理上撬模具进行垂直脱模，但由于压实土体后土体与模壁之间粘结比较紧密，导致三瓣模难以脱落，常采用对壁缘敲打的方式进行脱落，这个过程一方面会导致试样的性能扰动变化，另一方面由于磨具边缘较锋利在受力不均匀的情况下易对操作者造成人身伤害，如割伤手指。
[0003]
对套环施加外力将三瓣模分开拆除并取出试样，这种取样方法在实际操作中具有明显的缺陷，分开拆除由于三分之一壁面受到摩阻力，易导致试样侧壁发生变形，进而影响试验数据的准确性，而本装置采用一次性脱模，试样同时承受圆周摩阻力，试样侧壁受力均匀，可尽量减小脱模对试样带来的不利影响，从而保证试验数据的准确性。
[0004]
为了提高脱模效率及避免人体受伤，一些研究者对脱模的装置及脱模方法进行了改进。申请号：201620367246.7，名称为“一种重塑土三轴试样脱模装置”的中国实用新型专利、申请号：201610110610.6，名称为“一种多功能三瓣模拆模器及其拆模方法”的中国发明专利，以上专利均针对三轴试样脱模技术难题提出改进的脱模装置及脱模方法。
[0005]
上述的脱模装置及方法均采用逐一脱模避免试样承受较大摩阻力，这一方法虽能在一定程度上避免试样在脱模过程中造成损伤，但是，在拆除第二及第三瓣模时，极易因受力不均造成土样变形。而到目前为止，市场上仍未有一种针对重塑土三轴试样或渗透渗透试样的脱模装置。因此，如何提供一种可有效减少脱模过程中受力不均造成的试样损坏的渗透试验试样脱模装置及新的脱模方法，是岩渗透程领域技术人员亟需解决的技术难题。
[0006]
(1)由于试样材质不同且在经过真空饱和后模具与试样贴合较紧密，常使用的脱模方法为对三瓣模模具按顺序施加向上力，而现有常用脱模方式普遍为使用刚性刮刀人工手动撬动模具使其脱落，在具体操作过程中难以控制力的大小，从而导致操作者受伤等情况。
[0007]
(2)传统手动脱模过程为分次对不同瓣模具施力，但具体到对不同瓣膜进行脱模时的施力情况难以量化，不能控制每次均匀施加同等力度，因此在脱模过程中难以保证试样的原始受力状态或均匀受力状态。
[0008]
(3)传统手动脱模过程中由于是大多是人力使用刚性工具借用杠杆原理撬动脱模，难以控制施力大小且难把控施力方向，从而在手动脱模过程中刚性工具易对试样外周造成剐蹭从而破坏试样的完整性。
[0009]
(4)传统手动脱模过程中由于使用刚性工具撬动模具，但撬动过程中模具受力面积过小压强过大从而导致模具部分形变，相应受力位置发生凹陷，从而破坏模具完整性，或可破坏模具功能。


技术实现要素：

[0010]
本发明所要解决的技术问题主要针对手动脱模操作中的技术缺陷以及现有脱模装置和脱模方法的不足之处，提供一种新型的渗透试验试样脱模装置及新的脱模方法，弥补在脱模过程中没有专用的脱模装置和脱模方法，具有提高现有技术中的脱模安全性，保证试样完整性和避免试样受损等优点，从而保证试样脱模后的完整性，提高渗透试验的成功率。
[0011]
本发明所述的一种渗透试验试样脱模装置，其特征在于，包括：
[0012]
底座，其顶面沿周向固设多根竖直导杆，用于安装脱模装置；
[0013]
升降式脱模部，包括连接部和脱模环，所述连接部滑动安装于竖直导杆上，使得连接部在外力作用下沿竖直导杆轴向垂直升降；所述连接部中间镂空，形成用于容纳脱模环的容质空间；所述脱模环水平设置于连接部的容质空间处，且所述脱模环的内径介于三瓣模模具的内径与外径之间，用于对三瓣模模具进行脱模；
[0014]
以及圆形支撑座，安装于底座的顶部，并位于脱模环的正下方，其支撑顶部与底座的顶面之间留有脱模空间；所述圆形支撑座在底座顶面上的正投影完全落入三瓣模模具在底座顶面上的正投影之内，使得脱模过程中不阻碍三瓣模模具活动。
[0015]
优选的，所述底座为圆柱底盘，其顶面沿其周向等距设置三根导杆，所述导杆的横截面为圆形，且导杆与底座垂直。
[0016]
优选的，所述连接部为一外圆环，所述外圆环沿周向等距设置三个用于供导杆贯穿的嵌套孔，且所述嵌套孔直径小于外圆环的厚度，并与导杆外径相适应，使得外圆环沿导杆轴向水平升降。
[0017]
优选的，所述连接部的内环壁均匀设有三根沿径向分布的连接杆，所述连接杆的第一端连接在外圆环的内环壁上，第二端与脱模环的外环壁连接，并且所述连接杆的中心轴与对应的嵌套孔的中心轴位于同一垂面上。
[0018]
优选的，所述圆形支撑座包括圆柱垫板和三根圆柱支撑杆，所述圆柱垫板通过三根圆柱支撑杆水平架装于底座的中心处，并且所述圆柱垫板位于脱模环的正下方，且所述圆柱垫板的外径小于三瓣模模具的内径，用于放置未脱模的试样。
[0019]
优选的，所述外圆环、所述脱模环以及所述圆环垫片同轴，均平行于底座的顶面。
[0020]
一种利用本发明所述渗透试验试样脱模装置进行脱模的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0021]
(1)将外圆环水平升至导杆的最高处，把带三瓣模模具的试样放置于圆形试样支座的圆柱垫板上；
[0022]
(2)调节试样在圆形试样支座的位置使其位于脱模环的中间位置，并调整脱模环的位置，使得脱模环的下沿与三瓣模模具的上外沿接触，而脱模环与试样并无接触；
[0023]
(3)双手握住连接杆或外圆环对其施加向下的力，在不破坏试样完整性的前提下同时对三瓣模模具进行脱落剥离完成脱模。
[0024]
本发明的有益效果是：解决现有技术中的脱模安全度，试样完整性，模具受损的缺点。
附图说明
[0025]
图1为本发明的渗透试验试样脱模装置的结构示意图；
[0026]
图2为本发明的圆柱垫板及下部三个支撑杆的仰视图；
[0027]
图3为本发明的外圆环的结构示意图；
[0028]
图4为本发明外圆环的细节图。
[0029]
其中：10为底座；20为圆形试样支座；30为导杆；40为升降式脱模部；210为圆柱垫板；220为支撑杆；410为外圆环；420为脱模环；430为连接杆；440为嵌套孔。
具体实施方式
[0030]
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]
参照附图：
[0033]
实施例1本发明所述的一种渗透试验试样脱模装置，包括：
[0034]
底座10，其顶面沿周向固设多根垂直于底座顶面的导杆30，用于安装脱模装置；
[0035]
升降式脱模部40，包括连接部和脱模环420，所述连接部滑动安装于竖直导杆上，使得连接部在外力作用下沿竖直导杆轴向垂直升降；所述连接部中间镂空，形成用于容纳脱模环的容质空间；所述脱模环420水平设置于连接部的容质空间处，且所述脱模环的内径介于三瓣模模具的内径与外径之间，用于对三瓣模模具进行脱模；
[0036]
以及圆形支撑座20，安装于底座的顶部，并位于脱模环的正下方，其支撑顶部与底座的顶面之间留有脱模空间；所述圆形支撑座在底座顶面上的正投影完全落入三瓣模模具在底座顶面上的正投影之内，使得脱模过程中不阻碍三瓣模模具活动。
[0037]
优选的，所述底座10为圆柱底盘，其顶面沿其周向等距设置三根导杆30，所述导杆的横截面为圆形，且导杆与底座垂直。
[0038]
优选的，所述连接部由一外圆环410和多根沿径向均匀布置的连接杆430组成，所述外圆环410沿周向等距设置三个用于供导杆贯穿的嵌套孔440，且所述嵌套孔440直径小
于外圆环的厚度，并与导杆30外径相适应，使得外圆环410沿导杆轴向水平升降。
[0039]
优选的，所述外圆环410的内环壁均匀设有三根沿径向分布的连接杆410，所述连接杆430的第一端连接在外圆环的内环壁上，第二端与脱模环420的外环壁连接，并且所述连接杆的中心轴与对应的嵌套孔的中心轴位于同一垂面上。
[0040]
优选的，所述圆形支撑座20包括圆柱垫板210和三根支撑杆220，所述圆柱垫板210通过三根支撑杆220水平架装于底座的中心处，并且所述圆柱垫板位于脱模环的正下方，且所述圆柱垫板的外径小于三瓣模模具的内径，用于放置未脱模的试样。
[0041]
优选的，所述外圆环410、所述脱模环420以及所述圆环垫片210同轴，均平行于底座10的顶面。
[0042]
实施例2本发明一种渗透实验用试样脱模装置，包括底座10、升降式脱模部40和圆形支撑座30，所述底座10为一圆柱底盘，所述升降式脱模部40通过三根导杆30嵌套在底座10上，并且所述升降式脱模部40可沿垂直于底座10的导杆30升降；所述升降式脱模部40包括连接部和脱模环420，所述连接部由一外圆环410和多根沿径向均布的连接杆430构成，外圆环410的中心设有脱模环420，所述脱模环420通过三根径向设置的连接杆430与外圆环410相连，外圆环410上均匀设有三个嵌套孔440，且嵌套孔440为贯通外圆环上下端面的圆形通孔，保证外圆环410在导杆30上具有上下移动的性能；底座10中心设置有圆形试样支座20，并且圆形试样支座20在底座顶面上的正投影完全落入三瓣模模具以及脱模环在底座顶面上的正投影之内，以确保脱模时模具能垂直平行试样下落与试样无二次接触保证试样的完整性。
[0043]
底座10与外圆环410之间通过三根导杆滑动连接，具体应用中，底座10为直径与外圆环410一致、根据强度保证一定厚度的圆柱体，外圆环410为直径与底座10一致，厚度一定及高度一定的圆柱环，升降式脱模部40是由外圆环410、脱模环420和三根径向设置的连接杆430形成的整体。
[0044]
底座10与导杆30的连接为固定连接，外圆环410与导杆30的连接为滑动连接，嵌套结构，外圆环可在导杆上上下移动。
[0045]
外圆环410上的脱模环420直径略大于试样直径，但比三瓣模模具的外径小，应介于三瓣模模具内外径之间，然后在外圆环410在导杆30上上下移动时可以将外力施加在三瓣模上，在保证将三瓣模从试样上脱落下来的同时，也可尽量减小对试样产生的不利影响。
[0046]
参照附图1和附图4，底座10上配有圆形试样支座20，圆形试样支座20上有圆柱垫板210及三根支撑杆220，圆柱垫板210上表面距离底座的高度与试样的高度一致，使得圆柱垫板210与底座10的顶面之间留有足够的容纳三瓣模的空间；圆柱垫板210的直径与试样的直径一致，其应具有一定的厚度、强度且不轻易发生变形，圆柱垫板210下方的支撑杆220取试样高度和圆柱垫板210厚度之差；所述支撑杆220的横截面同样为圆形。
[0047]
外圆环410上有均匀分布的三个嵌套孔440，嵌套孔440直径与导杆30直径相适应，主要目的用于完成外圆环410在支撑杆220的上下滑动。
[0048]
实施例3本实施例所述的一种渗透试验试样脱模装置，包括底座10、升降式脱模部40和圆形支撑座20，所述底座10为一圆柱底盘，并通过三根导杆30与升降式脱模部40的外圆环410滑动连接，外圆环410可沿导杆30上下移动，底座10的中心设置有圆形试样支座20，所述圆形试样支座20由三根支撑杆220和圆柱垫板210组成，所述导杆30上套设有升降式脱
模部40，所述升降式脱模部40由与试样相应大小的脱模环420、等角度分布的三根连接杆430和外圆环410组成，所述外圆环410与脱模环420同轴设置，并通过连接杆430形成一个整体。
[0049]
所述外圆环410沿周向设有可供导杆30穿过嵌套孔440，嵌套孔的直径与导杆的外径相适应，使得连接部可沿导杆轴向升降。
[0050]
所述嵌套孔440直径应略小于外圆环410的厚度。
[0051]
脱模环420为钢材材质的实心柱形圆环状，所述脱模环420内径应比脱模试样直径略大，应介于三瓣膜内径与外径之间。
[0052]
外圆环410为钢材材质，与导杆30连接方式为嵌套结构。
[0053]
连接脱模环420与外圆环410的连接杆430为直杆，且为实心钢材材质，长度可根据脱模环直径大小而变动。
[0054]
导杆30为钢材质空心钢管，且端部密封。
[0055]
底座10为圆柱底座，为保证装置的强度及整个试验装置重心在下方，其材质应为钢材。
[0056]
底座10的顶面中心连接有圆形试样支座20，所述圆形试样支座20包括三根支撑杆220和设置于支撑杆顶部的圆柱垫板210，所述支撑杆220位于底座10顶面上的同一基圆上，并将所述基圆等分成三份，使得相邻两支撑杆之间的夹角相等；圆柱垫板水平架装于三根支撑杆的顶部，且所述圆柱垫板的外径与未脱模的试样外径一致，所述圆柱垫板上表面距离底座的高度与试样的高度一致，用于安放未脱模的试样。
[0057]
实施例4一种利用本发明所述渗透试验试样脱模装置进行脱模的方法，包括以下步骤：
[0058]
(1)将外圆环410水平升至导杆30的最高处，把带三瓣模模具的试样放置于圆形试样支座20的圆柱垫板210上；
[0059]
(2)调节试样在圆形试样支座20的位置使其位于脱模环420的中间位置，并调整脱模环420的位置，使得脱模环420的下沿与三瓣模模具的上外沿接触，而脱模环420与试样并无接触；
[0060]
(3)双手握住连接杆430或外圆环410对其施加向下的力，在不破坏试样完整性的前提下同时对三瓣模模具进行脱落剥离完成脱模。
[0061]
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。