(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 202211205179.5 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 华南农业大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 483号 (72)发明人 王海林　刘怡颖　侯俊伟　蒋郁　 江俊　廖铠丰　齐龙　蔡位子　 (74)专利代理 机构 佛山市君创知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44675 专利代理师 潘明军 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) (54)发明名称 一种控制孔隙度的标准土样快速制备装置 及其制样方法 (57)摘要 本发明公开一种控制孔隙度的标准土样快 速制备装置及其制样方法， 该快速制样装置包括 安装架、 设置在所述安装架上的装土箱、 设置在 所述装土箱上用于压实装土箱内土样的压盖、 设 置在所述安装架上用于驱动压盖向下运动以压 实装土箱内土样的压实驱动机构、 用于驱动所述 装土箱进行振动的振动机构以及用于向所述装 土箱内进行喷水的给水机构； 其中， 所述压盖包 括位于下端的压实部以及位于上端且向外凸出 的限位凸起， 所述压实部的侧壁与所述装土箱的 内壁相互配合连接。 该快速制样装置结构简单， 在制备重塑土的过程中， 操作简单， 制样效率高， 能够制备出指定孔隙度和含水率的土样， 满足特 定的研究需要； 而且能够制备出均匀的饱和重塑 土。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115493906 A 2022.12.20 CN 115493906 A 1.一种控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 包括安装架、 设置在所述安 装架上的装土箱、 设置在所述装土箱上用于压实装土箱内土样的压盖、 设置在所述安装架 上用于驱动压盖向下运动以压实装土箱内土样的压实驱动机构、 用于驱动所述装土箱进 行 振动的振动机构以及用于 向所述装土箱内进行喷水 的给水机构； 其中， 所述压盖包括位于 下端的压实部以及位于上端且向外凸出 的限位凸起； 压实土样时， 所述压实部的侧 壁与所 述装土箱的内壁相互配合连接 。 2.根据权利要求1所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述振动 机构包括设置在所述安装架上用于夹紧所述装土箱的夹紧组件以及用于驱动夹紧组件来 回运动的振动 驱动机构； 其中， 所述夹紧组件包括滑动设置在所述安装架上 的第一电动气 缸和第二电动气缸， 所述第一电动气缸和第二电动气缸对称分布在所述装土箱的两侧； 所 述振动驱动机构包括设置在所述安装架 一端的驱动电机、 设置在所述驱动电机的驱动件上 的曲柄、 设置在所述曲柄与所述第一电动 气缸之间的连杆以及设置在所述安装架另一端的 驱动弹簧； 其中， 所述连杆的一端与所述曲柄铰接， 另一端与所述第一电动气缸的缸体铰 接； 所述驱动弹簧的一端作用于所述 安装架上， 另一端作用于所述第二电动气缸的缸体上。 3.根据权利要求2所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述第 一 电动气缸和第二电动 气缸与安装架之 间均设有导向组件， 所述导向组件包括设置在安装架 上的直线导轨以及与所述直线导轨滑动配合的滑 块； 所述第一电动气缸设置在其中一个滑 块上， 所述第二电动气缸设置在另一个滑块上。 4.根据权利要求1所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述装土 箱内设置有 多个用于检测湿度的湿度传感器。 5.根据权利要求1所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述给水 机构包括设置在所述安装架上的气动喷雾器、 输水管以及喷头； 其中， 所述气动喷雾器上设 有进气孔、 进水孔以及出水孔； 所述进气孔通过电磁阀与气泵连通； 所述进水孔与水箱连 通； 所述输水 管的一端与所述出 水孔连通， 另一端与所述喷头连通。 6.根据权利要求5所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述喷头 与所述输水管之间设有流量计， 所述电磁阀通过单片机进行控制， 所述流量计与所述单片 机连接， 所述单片 机上设有用于显示出水总量的显示器以及用于设置应出水量和控制所述 电磁阀启停的按键组件。 7.根据权利要求1所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述压实 驱动机构包括竖直设置在所述安装架上 的螺杆以及设置在所述螺杆上端的转盘， 其中， 所 述螺杆与所述 安装架配合连接 。 8.根据权利要求7所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述压盖 的顶部设有定位帽， 所述定位帽与所述螺杆 的下端配合， 所述定位帽与压盖表面设置有多 个加强筋， 多个所述加强筋呈放 射状分布。 9.根据权利要求1所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置， 其特征在于， 所述装土 箱包括底盖以及箱体， 所述底盖的内壁与所述箱体的外壁接触， 所述箱体包括两个U 型板以 及两个直板； 所述两个U型板相 对设置， 所述两个直板分布在两个U型板中间， 所述U型板与 所述直板通过燕尾槽活动连接 。 10.一种如权利要求1 ‑9任一项所述的控制孔隙度的标准土样快速制备装置的制样方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115493906 A 2法， 包括以下步骤： (1)将土样过2mm的筛子， 并置于105℃的烘箱中24小时， 烘干完成后取出并储存于封闭 容器中进行冷却； (2)根据土样所需的孔隙度、 土样的土壤密度和装土箱的体积， 计算出需要填装的土样 的总质量； 土样的总质量 通过以下公式计算： m＝ρ V(1‑n) 其中， m表示土样的总质量， ρ表示土样的土壤密度， V表示装土箱的体积， n表示土样所 需的孔隙度； 然后根据土样的总质量计算需要混合的水的质量， 具体通过以下公式计算： m’＝m×w 其中， m’表示需要混合的水的质量； w 为土样所需的含水率； (3)称取质量为m的土样装入装土箱内， 然后通过给水机构将m ’质量的水喷入装土箱 内， 接着通过振动机构驱动装土箱振动， 使 得土样与水充分混合， 混合完成后， 盖上压盖， 密 封24小时， 使得 水分充分浸润土样的土体内部； (4)压实驱动机构驱动压盖向下运动， 当压盖上端的限位凸起与装土箱的上端面接触， 停止压实驱动机构的驱动， 保持2 ‑5min， 土样形成重塑土； (5)在环刀内壁上薄涂一层凡士林， 打开压盖， 按一定顺序将环刀摆放在压制好的重塑 土上， 使用压盖将环刀打入重塑土内部， 将装土箱进行脱模， 用切土刀刮平环刀样， 获得多 个环刀样， 并将多个环刀样装 入铝盒内备用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115493906 A 3