[發明專利]一種新型飽和與非飽和滲透三軸儀

有效

• 申請號: 201710181190.5
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106885742B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 諶文武;劉偉;孫冠平;楊芳
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 王新生

本發明公開了一種飽和與非飽和滲透三軸儀。包括壓力室，壓力室的上下兩端分別設置有壓力室頂板和壓力室底板，壓力室內設置有頂帽，頂帽上設置有荷載桿，壓力室底板上設置有底座，壓力室上設置有控制裝置，控制裝置包括軸向力傳感器、位移傳感器、差壓傳感器、第一孔隙水壓力傳感器、第二孔隙水壓力傳感器、第一體積/壓力控制器、第二體積/壓力控制器、第三體積/壓力控制器、壓力控制器和數據采集器，壓力室分為壓力內室和壓力外室。本發明提供的一種飽和與非飽和滲透三軸儀，精度高，實現了三軸試驗中飽和?非飽和的連續性。

技術領域

本發明涉及一種飽和與非飽和滲透三軸儀，屬于巖土體測量技術領域。

背景技術

三軸儀是測試巖土體力學性質的重要技術手段之一，巖土工程中常用的三軸儀有常規三軸儀、真三軸儀、應力路徑三軸儀、空心扭轉三軸儀、高壓大型三軸儀以及非飽和土三軸儀等。已有三軸儀的改進已有眾多學者進行了探索。根據不同的工程概況，每種三軸儀都有其自身獨特的使用優勢。三軸試驗中飽和、固結以及剪切是三個非常重要的過程。常規三軸試驗可以進行巖土體的飽和狀態下的力學性質測試，但自然界中一些巖土體往往經歷從飽和狀態到非飽和狀態或者從非飽和狀態到飽和狀態的反復變化，此時單獨的常規三軸試驗或者非飽和土三軸試驗均不能夠準確反映巖土體的力學性質，進而不能提供可靠的巖土參數。

目前的常規三軸儀可以進行巖土體的不固結不排水三軸壓縮試驗、固結不排水三軸壓縮試驗以及固結排水三軸壓縮試驗。而非飽和土三軸儀可以進行巖土體在不同基質吸力條件下的非飽和剪切試驗以及不同凈應力條件下的非飽和剪切試驗。現有真三軸儀、應力路徑三軸儀、空心扭轉三軸儀、高壓大型三軸儀等只是應力狀態發生了改變，但也主要進行巖土體飽和后的不同應力條件下的剪切試驗，但是目前的常規三軸儀無法進行飽和試樣的非飽和三軸試驗；也無法進行巖土體的滲透剪切試驗。目前的非飽和土三軸儀由于底座中鑲嵌陶土板的原因無法快速進行飽和土三軸試驗，主要由于陶土板的極低滲透特性造成，也無法進行試樣的滲透剪切試驗。現有真三軸儀、應力路徑三軸儀、空心扭轉三軸儀、高壓大型三軸儀等也無法進行飽和土的滲透剪切試驗，也無法進行巖土體飽和滲流以及反壓飽和結束后后的非飽和三軸壓縮試驗。

本發明在非飽和三軸儀的基礎上，通過改變非飽和三軸儀底座和頂帽以及增加應力/體積控制器的形式使得非飽和三軸儀在已有改進非飽和底座的基礎上既可以進行飽和土三軸試驗，也可以進行非飽和土三軸試驗，最主要的是進行飽和滲透剪切試驗以及飽和滲流后試樣的非飽和三軸壓縮試驗。該設備的顯著優越性是試樣在飽和滲流以及反壓飽和等試驗過程結束后可以直接進行該試樣的滲流后以及反壓飽和后的非飽和三軸壓縮試驗，保證了測試試樣的連續性，能夠更加真實的反映試樣經歷不同的工況之后的非飽和力學特性以及滲流特性。也解決了黃土等結構性較差巖土體飽和后無法直接取出進行非飽和三軸壓縮試驗的不足。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種飽和與非飽和滲透三軸儀，通過改進底座以及增加儀器中應力/體積控制器的技術方法，使得改進后的儀器能夠進行飽和土三軸壓縮試驗以及非飽和土三軸壓縮試驗，也可以進行飽和滲透剪切試驗，該設備可以進行巖土體反壓飽和以及飽和滲流試驗后的非飽和三軸壓縮試驗，做到利用同一塊試樣測試滲透結束或反壓飽和結束后的巖土試樣非飽和強度，實現了三軸試驗中飽和-非飽和的連續性，通過改變底座以及增加儀器中體積/ 壓力控制器等技術方法實現了飽和土的滲透剪切試驗巖土體飽和滲流以及反壓飽和結束后的非飽和三軸壓縮試驗。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：