[發明專利]一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統

在審

• 申請號: 201611030034.0
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106596283A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 周超;吳宏偉;程青
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 曹大鵬

1.一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統，其特征在于，包括內壓力室和外壓力室，內壓力室置于外壓力室內，通過底座支撐，以及：

(1)溫度控制系統；

(2)吸力與應力控制系統：主要通過連接氣壓控制器、豎向加荷軸、孔氣壓管線組成，外壓力室頂部開孔設有氣壓控制器；豎向加荷軸垂直貫穿內、外壓力室，并在頂部與壓力百分表連接；底座上還開孔設有孔氣壓管線；氣壓控制器、豎向加荷軸、孔氣壓管線三者分別施加圍壓、軸壓和孔隙水壓力；

(3)雙壓力室體積量測系統：底座上設有排水孔，通過管線與外部的鎮流管和滴定管相連接，用以監測非飽和土試樣中水體積的變化以及用于排出裝置中滯留的空氣；

(4)土體小應變模量量測系統：內壓力室內的底座上依次放置高進氣值陶土板、試樣、濾紙、透水石、試樣帽，并安裝彎曲-伸展元用以同時測定試樣中S波和P波的波速；

(5)沖刷系統：用于排出裝置中滯留的空氣。

2.根據權利要求1所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統，其特征在于，內壓力室設計成開頂的；內壓力室底部設有進水孔；內壓力室腔體通過環形密封槽和O形圈與底座連接，并用密封螺母密封；內壓力室呈瓶狀，瓶狀的內壓力室的瓶頸部分的內徑只比豎向加荷軸略大，過水截面只有314mm²。

3.根據權利要求1所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統，其特征在于，溫度控制系統主要由水浴、加熱/冷卻單元、溫度自動調節器、泵、熱電偶以及放置于內壓力室和外壓力室之間的螺旋式銅管組成；其中，加熱/冷卻單元可改變水浴中液體的溫度，水浴與螺旋式銅管通過輸水管道相連接，通過泵可實現熱/冷水的循環；熱電偶置于內壓力室的無氣水中，用以實時量測內壓力室內水的溫度并反饋給溫度自動調節器。

4.根據權利要求1所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統，其特征在于，所述的外壓力室外側有絕熱材料包裹；所述的輸水管道外有絕熱材料包裹。

5.根據權利要求1所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統，其特征在于，試樣總體積的變化通過壓差傳感器測量內壓力室內液面和參照管內液面差就行量測，參照管與內壓力室固定在一起，且參照管的內截面積等于內室瓶頸處的截面積。

6.根據權利要求1所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統，其特征在于，通過彎曲-伸展元測得剪切波速和壓縮波速，再通過計算得到土體的剪切模量和側限模量等小應變動力特征參數，彎曲-伸展元晶片被包裝固定在試樣帽或底座的插入物中。

7.根據權利要求1—6任一權利要求所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統的使用方法，其特征在于，包括：

(1)試驗前要先將高進氣值陶土板飽和，然后將制備好的試樣放置在飽和的陶土板上，安裝彎曲-伸展元，試樣上依次放置濾紙、透水石和試樣帽；放置完成后，用中間夾有一層薄錫紙的雙層橡皮膜包裹；

(2)安裝內壓力室、參照管和熱電偶，往內壓力室和參照管中注入無氣水至適當位置，再安裝螺旋式銅管和外壓力室，螺旋式銅管需與溫度控制系統中的水浴通過輸水管道連接，外壓力室內也要注入水至適當位置，外壓力室和輸水管道外均需要包裹絕熱材料。

8.根據權利要求7所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統的使用方法，其特征在于，錫紙上劃開一系列縱向的縫和一條橫向縫。

9.根據權利要求7所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統的使用方法，其特征在于，水面均加一薄層煤油。

10.根據權利要求7所述一種可精確測量非飽和土變形規律的溫控三軸系統的使用方法，其特征在于，給內室充水時，從底部進水。