[發(fā)明專利]一種非飽和土多功能三軸儀及其制樣裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811278607.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109443869A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳正漢;孫樹(shù)國(guó);朱元青;秦建香;劉保健;郭耀堂;方祥位
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳正漢
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N3/08
• 代理公司: 重慶市信立達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種非飽和土多功能三軸儀及其制樣裝置，包括：臺(tái)架與壓力室、精密體變量測(cè)裝置、軸向加載活塞和軸向荷載傳感器及位移傳感器、軸向荷載與軸向變形速率控制/數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、水?氣?電路控制柜、供水裝置、微機(jī)。本發(fā)明可以方便地施加/控制吸力；既能控制應(yīng)變速率為常數(shù)，又能控制偏應(yīng)力為常數(shù)；能在一定應(yīng)力狀態(tài)下給試樣浸水；在濕脹/濕陷/濕化變形穩(wěn)定后，通過(guò)施加吸力排水減濕，研究在三軸應(yīng)力條件下干濕循環(huán)對(duì)土的力學(xué)特性的影響；采用微型傳感器量測(cè)孔隙氣壓力，可做不排水不排氣三軸剪切試驗(yàn)并精確量測(cè)孔隙氣壓力；體變量測(cè)精度高，誤差小；制樣簡(jiǎn)便，快捷，可準(zhǔn)確控制試樣的干密度，提高了制樣效率和制樣技術(shù)水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程測(cè)試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非飽和土多功能三軸儀及其制樣裝置。

背景技術(shù)

工程中遇到的土大多處于非飽和狀態(tài)，如土壩、路堤、邊坡等。吸力是非飽和土的一個(gè)應(yīng)力變量，對(duì)非飽和土的變形、強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)影響很大。如在我國(guó)分布廣泛的膨脹土和濕陷性黃土，都是典型的非飽和土，二者在干燥狀態(tài) (吸力高)時(shí)的強(qiáng)度和模量大，承載力高、變形小；但在含水量較大(吸力低) 時(shí)強(qiáng)度和模量大大減小，承載力低、變形大；如若遇水浸濕，吸力下降，膨脹土產(chǎn)生可觀的膨脹變形(濕脹)，而濕陷性黃土則產(chǎn)生很大沉陷變形(濕陷)。又如非飽和土填土(大壩、路堤等)在遇水時(shí)吸力下降，結(jié)構(gòu)軟化，會(huì)產(chǎn)生一定的濕化變形。傳統(tǒng)三軸儀不能考慮吸力的作用，僅適用于飽和土，根據(jù)傳統(tǒng)三軸儀測(cè)定的強(qiáng)度和模量指標(biāo)偏于保守，將導(dǎo)致工程造價(jià)增高，經(jīng)濟(jì)效益差。此外，傳統(tǒng)方法采用擊實(shí)設(shè)備(包括擊錘和擊實(shí)筒、護(hù)筒等部件)制備三軸試驗(yàn)的重塑土試樣(見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50123-1999)，不能準(zhǔn)確控制每層的擊實(shí)厚度，均質(zhì)性差，用其制備的重塑土試樣比較粗糙，效率低，不能準(zhǔn)確控制試樣的干密度。

綜上所述，傳統(tǒng)三軸儀不能考慮吸力的作用，僅適用于飽和土；傳統(tǒng)方法采用擊實(shí)設(shè)備制備三軸試驗(yàn)的重塑土試樣，比較粗糙，效率低，不能準(zhǔn)確控制試樣的干密度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非飽和土多功能三軸儀及其制樣裝置，旨在解決以下兩個(gè)問(wèn)題：①傳統(tǒng)三軸儀不能考慮吸力的作用，僅適用于飽和土；②傳統(tǒng)方法采用擊實(shí)設(shè)備制備三軸試驗(yàn)的重塑土試樣，比較粗糙，效率低，不能準(zhǔn)確控制試樣的干密度。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種非飽和土多功能三軸儀，所述非飽和土多功能三軸儀由臺(tái)架與壓力室、精密體變量測(cè)裝置、軸向加載活塞和荷載傳感器及位移傳感器、軸向荷載與軸向變形速率控制/數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、水-氣-電路控制柜、供水裝置、微機(jī)組成。

進(jìn)一步，所述臺(tái)架由橫梁、立柱和底板組成，用于安放壓力室、固定軸向加載部件；

所述壓力室由壓力室底板、有機(jī)玻璃筒體和帶有豎向加載活塞的頂蓋組成；壓力室底板的中央突起部位用于安放試樣，稱為試樣底座，為二元結(jié)構(gòu)；試樣底座中心部位刻有螺旋槽，螺旋槽上嵌有陶土板；螺旋槽的首尾各外接一個(gè)閥門；

所述陶土板外圍是環(huán)形鋁合金隔墻；環(huán)形鋁合金隔墻外側(cè)是環(huán)形水槽，環(huán)形水槽中有直徑為2mm的孔，孔與壓力室外面的浸水閥門連通，用于給試樣浸水；水槽頂端嵌有多孔銅圈；銅圈上均勻分布兩排直徑1mm透水孔；

壓力室底板的外側(cè)安裝有6個(gè)閥門，其中的三個(gè)分別用于控制內(nèi)壓力室的壓力、外壓力室的壓力和試樣氣壓力，一個(gè)用于給試樣浸水，其他兩個(gè)用于排水和沖洗積聚在螺旋槽中的氣泡。

進(jìn)一步，所述精密體變量測(cè)裝置是裝在有機(jī)玻璃筒中的注射器，與內(nèi)壓力室聯(lián)結(jié)；經(jīng)過(guò)同一氣壓調(diào)壓閥輸出的壓縮空氣分為兩條管路，一條通向給外壓力室傳遞液壓的水-氣界面，另一條進(jìn)入精密體變量測(cè)裝置的有機(jī)玻璃筒；

所述注射器的位移用安裝傳感器的百分表量測(cè)，百分表每走一格，代表的體變?yōu)?.006cm³；在注射器的活塞頂端開(kāi)有通氣孔，以保證活塞壁內(nèi)外所受壓力相同而不會(huì)發(fā)脹縮變形。