[發明專利]測量粗顆粒大型三軸試驗嵌入量的裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201911333917.2
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN110987641B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 徐衛衛;陳生水;傅中志;石北嘯;鐘啟明;吉恩躍;張意江
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 王吉勇

1.一種測量粗顆粒大型三軸試驗嵌入量的裝置，包括壓力室，壓力室內從上到下依次是試樣帽、上透水板、試樣、下透水板與底座，底座與補水口連接，補水口設有補水閥門；內部連接有排水管，排水管與排水口連接并安裝有閥門，底座旁設有圍壓進液口，壓力室上部設有第一圍壓表與排氣閥門，其特征是，壓力室內部有內嵌多個并聯的壓力感應元件的橡皮膜，所述壓力感應元件彈性模量和橡皮膜相近，橡皮膜連接有傳感器，傳感器的數據線經壓力室頂部的螺栓孔穿出壓力室與外部計算機連接，橡皮膜包裹著粗顆粒壓實成形的試樣。

2.如權利要求1所述的測量粗顆粒大型三軸試驗嵌入量的裝置，其特征是，所述壓力感應元件形狀為圓形。

3.如權利要求1所述的測量粗顆粒大型三軸試驗嵌入量的裝置，其特征是，所述橡皮膜的工作溫度-20℃～60℃，最大圍壓3MPa。

4.利用如權利要求1所述的測量粗顆粒大型三軸試驗嵌入量的裝置的測量方法，其特征是，包括以下步驟：

1)配置一定量所需要測試的試樣；

2)將橡皮膜套入并固定在三軸試驗壓力室底部的底座和下透水板，并將試樣按要求裝入橡皮膜中連接相應的傳感器；

3)根據《SL237-1999土工試驗規程》,套入圍壓桶，排出橡皮膜與圍壓桶壁之間的空氣后，放入下透水板，進行分層裝樣待試樣裝好后放入上透水板；蓋上試樣帽子以及調整好頂部的排水管；

4)固定好橡皮膜傳感器小螺栓，該螺栓連接有數據傳輸的傳感器，螺栓口密封，氣體不能夠經螺栓連接部位進入壓力室，蓋上壓力室，調節第一、第二圍壓表與其相應的閥門裝置，并調整好傳感器連接到計算機；

5)打開補水口與排水口閥門，先通過補水口將試樣進行飽和，待底部排水口有水且無氣泡排出時，說明試樣已經飽和，并按照《SL237-1999土工試驗規程》要求通過圍壓進液口施加圍壓和外設加壓裝置進行壓應力預定值的加載；

6)測量排水量；通過壓力感應元件將信號傳入到計算機中進行嵌入體積的計算；

7)通過排水量與膜嵌入量的測量值進行后續試驗數據的計算。

5.如權利要求4所述的測量方法，其特征是，當步驟6)中嵌入的橡皮膜為棱錐體時，嵌入體積ΔV_m為：其中，d為嵌入的深度或膜變形撓度，a為棱錐體底部四邊形的邊長。

6.如權利要求4所述的測量方法，其特征是，當步驟6)中嵌入的橡皮膜為半橢圓柱時，嵌入體積ΔV_m為：ΔV_m＝0.25π*d*a²，其中，d為嵌入的深度或膜變形撓度，a為半橢圓柱的高度。

7.如權利要求4所述的測量方法，其特征是，當步驟6)中嵌入的橡皮膜為棱柱時，嵌入體積ΔV_m為：其中，d為嵌入的深度或膜變形撓度，a為棱柱的高度。

8.如權利要求4所述的測量方法，其特征是，所述步驟6)中橡皮膜嵌入體積ΔV_m為：ΔV_m＝∫d₀dA_m；其中，A_m為橡皮膜和試樣接觸面積，d為嵌入的深度或膜變形撓度，d₀為單位嵌入量。