[發明專利]多功能循環施加吸力的非飽和土三軸試驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 201210158293.7
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102706728A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 馬田田;韋昌富;陳盼;魏厚振
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

1.一種多功能施加吸力的非飽和土三軸試驗裝置，包括圍壓單元（2）、軸力施加單元（3）和軸向位移測量單元（8）；

其特征在于：

設置有吸力施加單元（1）、溫度控制單元（4）、雙壓力室（5）、差壓傳感器（6）、參照管（7）和數據采集單元（9）；

其連接關系是：

吸力施加單元（1）、圍壓單元（2）、軸力施加單元（3）和溫度控制單元（4）分別與雙壓力室（5）連接，對土樣（0）施加設定的吸力、圍壓、軸力和溫度；

差壓傳感器（6）和軸向位移測量單元（8）分別與雙壓力室（5）連接，差壓傳感器（6）和參照管（7）連接，對土樣（0）試驗過程中的體積變化和軸向位移實時測量；

數據采集單元（9）分別與圍壓單元（2）、軸力施加單元（3）和溫度控制單元（4）連接，控制所施加的圍壓、軸力和溫度值；

吸力施加單元（1）與數據采集單元（9）連接，記錄流入流出溶液的質量差值來反算土樣（0）中吸入或排出水的質量，同時判斷對應這一級吸力土樣（0）是否達到平衡狀態；

差壓傳感器（6）和軸向位移測量單元（8）分別與數據采集單元（9）連接，在試驗過程中對體積變化和軸向位移進行實時采集。

2.按權利要求1所述的一種多功能施加吸力的非飽和土三軸試驗裝置，其特征在于：

所述的吸力施加單元（1）包括半透膜（1.1）、不同濃度的PEG溶液（1.2）和常流速泵（1.3）；

半透膜（1.1）包裹土樣（0），向雙壓力室內室（5.1）充入一定濃度的PEG溶液（1.2），提供對應的吸力，常流速泵（1.3）與雙壓力室內室（5.1）兩側相連，一側循環提供流速恒定的PEG溶液(1.2)，另一側流出溶液并記錄其質量變化，用于得出土樣(0)中吸收或排出水的質量；?

常流速泵1.3通過信號傳輸線與數據采集單元(9)相連。

3.按權利要求1所述的一種多功能施加吸力的非飽和土三軸試驗裝置，其特征在于：

所述的溫度控制單元（4）是一種通用的空調結構，包括電阻絲（4.1）、壓縮機（4.2）和溫度控制器（4.3）；

電阻絲（4.1）內置于雙壓力室外室（5.2）內壁，壓縮機（4.2）通過軟管與雙壓力室外室（5.2）連通，溫度控制器（4.3）分別與電阻絲（4.1）和壓縮機（4.2）連接，控制溫度。

4.按權利要求1所述的一種多功能施加吸力的非飽和土三軸試驗裝置，其特征在于：

所述的雙壓力室（5）包括內室（5.1）、外室（5.2）、圍壓孔道（5.3）、兩個吸力孔道（5.4）、排氣通道（5.5）、底座（5.6）、不透水底板（5.7）和不透水蓋板（5.8）；

內室（5.1）和外室（5.2）分別安裝在底座（5.6）上，內室(5.1)的上端開口，與外室(5.2)連通；

圍壓孔道(5.3)設置在與外室(5.2)連通的底座(5.6)上，用來施加圍壓；

兩個吸力孔道(5.4)的一端頭設置在與內室(5.1)連通的底座(5.6上)，兩個吸力孔道(5.4)的另一端頭與常流速泵(1.3)連通，用來循環供應PEG溶液(1.2)和測量土樣(0)中水分含量的變化和三軸試驗過程中的體積變化；

排氣通道(5.5)設置在雙壓力室(5)的上部，用來排除室內的空氣。

5.按權利要求1所述的一種多功能施加吸力的非飽和土三軸試驗裝置，其特征在于：

所述的數據采集單元(9)包括圍壓傳感器(9.1)、流速傳感器(9.2)、軸力傳感器(9.3)、溫度傳感器(9.4)、軸向位移傳感器(9.5)、數據采集儀(9.6)和計算機(9.7)；

數據采集儀(9.6)上有六個輸入通道分別與圍壓傳感器(9.1)、流速傳感器(9.2)、軸力傳感器(9.3)、溫度傳感器(9.4)、軸向位移傳感器(9.5)和差壓傳感器(6)連接，數據采集儀(9.6)的輸出端與計算機9.7連接；

圍壓傳感器（9.1）設置于壓力表（2.3）上；

流速傳感器（9.2）設置于常流速泵（1.3）上；

軸力傳感器（9.3）設置于軸向測力計（3.3）上；

溫度傳感器（9.4）設置于溫度控制器（4.3）上；

軸向位移傳感器（9.5）設置于百分表（8.1）上。