一种制作球形土样的实验装置及其使用方法

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1.一种制作球形土样的实验装置，其特征在于：包括上模(1)、下模(2)和传力柱(4)，上模(1)包括半球形的上壳体(1-1)，上壳体(1-1)的上端设置有与上壳体(1-1)的内腔相连通的上导向筒(1-2)，下模(2)包括与上壳体(1-1)相对接的半球形的下壳体(2-1)，下壳体(2-1)的底端设置有与下壳体(2-1)的内腔相连通的下导向筒(2-2)，上壳体(1-1)与下壳体(2-1)的对接口设置有卡接结构，上导向筒(1-2)和下导向筒(2-2)关于上壳体(1-1)与下壳体(2-1)的对接口相对称，上壳体(1-1)与下壳体(2-1)对接后上壳体(1-1)的内腔和下壳体(2-1)的内腔组成一个完整的球形腔体，传力柱(4)包括设置在上导向筒(1-2)内的上传力柱(4-1)和设置在下导向筒(2-2)内的下传力柱(4-2)；所述卡接结构包括设置在上壳体(1-1)开口处的内卡环(3-1)，内卡环(3-1)的外周设置有回转凸台(3-11)，下壳体(2-1)与上壳体(1-1)的对接端设置有外卡环(3-2)，外卡环(3-2)的内周设置有与回转凸台(3-11)相卡接的回转凹槽(3-21)；所述内卡环(3-1)包括内光滑环壁(3-12)和设置有所述回转凸台(3-11)的凸台环壁(3-13)，内光滑环壁(3-12)和凸台环壁(3-13)均设置有两段，每段内光滑环壁(3-12)和每段凸台环壁(3-13)均占内卡环(3-1)总长的四分之一，内光滑环壁(3-12)和凸台环壁(3-13)间隔设置，所述外卡环(3-2)包括外光滑环壁(3-22)和设置有回转凹槽(3-21)的凹槽环壁(3-23)，外光滑环壁(3-22)和凹槽环壁(3-23)均设置有两段，每段外光滑环壁(3-22)和每段凹槽环壁(3-23)占外卡环(3-2)总长的四分之一，凹槽环壁(3-23)和外光滑环壁(3-22)也为间隔设置；所述上传力柱(4-1)包括与上导向筒(1-2)插接配合的上立柱(4-11)，上立柱(4-11)上端设置有与上导向筒(1-2)的上端口挡止的上限位块(4-12)，上立柱(4-11)的长度与上导向筒(1-2)的长度相同，上立柱(4-11)插入上导向筒(1-2)的一端设置有球面结构(4-13)，球面结构(4-13)与上壳体(1-1)的内腔面相匹配；所述下传力柱(4-2)包括与下导向筒(2-2)插接配合的下立柱(4-21)，下立柱(4-21)下端设置有与下导向筒(2-2)的下端口挡止的下限位块(4-22)，下立柱(4-21)的长度与下导向筒(2-2)的长度相同，下立柱(4-21)插入下导向筒(2-2)的一端设置有球面结构，球面结构与下壳体(2-1)的内腔面相匹配；所述制作球形土样的实验装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一：准备制样的下模，将下传力柱倒置使下立柱的球面结构向上，将下壳体的下导向筒套入下立柱上，使下立柱的球面结构与下壳体的内腔面相匹配；步骤二：组合制样的上模和下模，将上壳体的凸台环壁与下壳体的外光滑环壁相对接，然后旋转上壳体使上壳体与下壳体相对转动，旋转90°后使回转凸台全部卡接在回转凹槽内；步骤三：加装重塑散土样，称取一定含水率的重塑散土样，通过上导向筒将重塑散土样放置进上壳体和下壳体构成的球形腔体内；步骤四：重塑散土样的压实，将上传立柱的上立柱插入上壳体的上导向筒内，使用千斤顶对上传立柱的限位块进行施压，将上立柱沿上导向筒逐渐向下推进，当上传立柱的限位块压至与上导向筒的上端口相接触时停止施压；步骤五：拆除上模和下模，先旋转上传立柱，再旋转上壳体，然后将模具连同土样倒置，然后旋转下传力柱，再旋转下壳体使回转凸台和回转凹槽相分离，再拆除上传立柱、下传力柱、上壳体、下壳体，球形土样制作完成；在进行步骤一之前，在上立柱的球面结构、下立柱的球面结构、上壳体的内腔面和下壳体的内腔面上粘贴一层隔离膜；所述步骤五中旋转上壳体时旋转45°，旋转下壳体时与上壳体相反的旋转方向旋转45°使上壳体与下壳体相对旋转90°。