[0001] 本实用新型涉及一种土工实验中使用的土样制备装置，尤其涉及一种适用于测定具有曲面的地下结构物与土体相互作用的异形土样制备器。

[0002] 对于土和结构相互作用研究，比较常用的是直剪仪、三轴试验仪和单剪仪。在利用这些仪器进行实验时，不可避免的要涉及到土样的制备问题。目前所制备的土样，无论其是圆柱体还是正(长)方体等其他形状，其上下表面均为平面，这种土样对于研究表面是平面的结构物与土体的相互作用问题是合适的，但对于一些特殊构筑物(如建筑及交通工程等大量采用的桩基础、钻井海洋平台所采用的深水桩基础、煤炭及冶金矿山的立井井壁等)，其表面不再是平面，而是有一定弧度的曲面，此时若再采用这种上下表面均为平面的土样，土样的受力状态与工程中其实际的受力状态存在明显差异，所测出的力学参数显然与实际情况不符。

[0024] 如图所示，本实用新型的实施方式包括装样筒1、加压板9、传压板4、结构物7以及用来固定结构物7的十字形固定架10。所述装样筒1的横截面为方形，其内设有直径为61.8mm的中空通道，装样筒1顶部内侧沿AB方向(直剪实验时的剪切方向，也即地下曲面结构的轴线方向)设有两第一定位槽2，装样筒1底部与AB方向对应的方向以及与该方向垂直的方向各设有两个将内外壁贯通的凹槽乙3。结构物7的上表面为曲率半径为R的凸面，下表面上设有十字形的凹槽甲8，其中凹槽甲8的一条凹槽与上表面的轴线方向CD一致。所述加压板9上下表面均为平面，传压板4上表面为平面，下表面为曲率半径为R的凹面，沿凹面轴线方向EF两侧设有第二定位槽6。传压板4上沿周向环形设有三圈直径为
1.0～1.5mm的通孔5。所述十字形固定架10由两根圆钢交叉焊接而成，每根圆钢的长度比装样筒1的外壁长10mm，将其安于凹槽甲8和凹槽乙3组成的十字形主槽内，其端部伸出装样筒1外，每根圆钢的两端设有长度为15mm的螺纹12。本实用新型的各组成部分均采用
45#钢制成，并对其进行调质和发蓝处理。

[0025] 使用该异形土样制备器制作土样的具体步骤如下：

[0026] 1、将结构物7自装样筒1下部放入装样筒1，并使结构物7轴线方向EF的凹槽甲8与装样筒1底部AB方向的凹槽乙3相对齐。

[0027] 2、将十字形固定架10放入结构物7下部的凹槽甲8中，并通过螺栓11将十字形固定架10与装样筒1固定在一起，以防制样过程中结构物7移位或从装样筒1中脱落。

[0028] 3、将搅拌好的满足实验要求(含水量、重度、孔隙比等)的土料装入装样筒1中(加入土料的重量根据所需制备试样的高度、重量等经计算确定)。

[0029] 4、将传压板4自装样筒1上部放入装样筒1，并使其第二定位槽6与装样筒1上部的第一定位槽2相对齐，然后放上加压板9。

[0030] 5、把该土样制备器放到压实仪上缓慢加压到设计土样高度，稳定约3分钟左右。

[0031] 6、取下十字形固定架10，然后用脱模仪进行脱模。

[0032] 7、取下加压板9，将结构物7、土体以及传压板4组成的异形土样缓慢压入内壁均匀涂凡士林的环刀内，然后将装样环刀置入叠式饱和器中，按照实验要求进行饱和后再进行试验，或者直接将结构物7、土体以及传压板4组成的异形土样缓慢压入直剪仪中，进行有关土与结构物相互作用的直剪试验。