[發明專利]可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202010937464.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112326920A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 曹亞鵬;李國玉;郭騰;周志偉;韓風雷;吳剛;張軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/08;G01N25/00;G01N1/28
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李程

1.一種可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置，其特征在于，包括支撐架，設置于所述支撐架上用于存放土樣的試驗桶體，控制所述土樣溫度的溫度控制系統，通過所述試驗桶體頂部、擇一給所述土樣施加恒定壓力或無窮剛度的施力系統，通過所述試驗桶體下部向土樣內補水的無壓補水系統以及檢測系統，其中：

所述試驗桶體包括用于存放土樣的內試樣桶以及設置于所述內試樣桶周向外壁上的冷卻部；

所述溫度控制系統包括所述冷卻部、固定于所述試驗桶體底部的下冷板、可匹配進入與所述內試樣桶內且與其內壁密封連接的上控溫板，所述上控溫板受所述施力系統的作用給所述土樣施加載荷，所述內試樣桶的底部與所述下冷板的頂部密封連接；

所述施力系統包括杠桿施力裝置和上部反力梁，當所述上部反力梁與所述支撐架固定連接時，上部反力梁通過助力桿固定上控溫板的位置以模擬無限剛度條件，當所述上部反力梁與所述支撐架活動連接時，受所述杠桿施力裝置下拉的上部反力梁通過助力桿給所述上控溫板施加載荷以模擬恒應力條件；

所述無壓補水系統包括設置于所述試驗桶體底部的補水腔體以及給所述補水腔體供水的連通器結構，所述補水腔體上設有朝向土樣的補水孔；

所述檢測系統包括設置于所述助力桿上的應力傳感器和/或用于測量土樣溫度的溫度傳感器和/或用于測量土樣在豎直方向上位移的位移傳感器探針和/或用于測量補水量和補水速率的補水計量裝置。

2.如權利要求1所述的可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置，其特征在于，所述支撐架包括下底板和固定于所述下底板上的導向桿，所述下底板的底部固定有支撐腿，所述下冷板固定于所述下底板上，所述上部反力梁與所述導向桿的上部滑動連接，且所述上部反力梁可通過緊固連接件緊固于所述導向桿上。

3.如權利要求1所述的可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置，其特征在于，所述試驗桶體外側設置保溫套，保溫套的底部固定于下冷板或支撐架上，所述試驗桶體的頂部設有可密封保溫套開口的上頂板，所述上頂板通過第一拉桿固定于下冷板或支撐架上，所述上頂板上形成供所述助力桿穿出的通孔，助力桿與該通孔之間密封連接。

4.如權利要求1所述的可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置，其特征在于，所述杠桿施力裝置包括杠桿組件、受力板、固定于所述支撐架底部的支點塊，其中所述杠桿組件包括杠桿、可選擇性裝配于所述杠桿一端的砝碼，所述杠桿的中部鉸接于受力板上，所述受力板與位于所述支撐架下方的導向桿滑動連接，所述支點塊的底部支點與所述杠桿相接觸，所述受力板通過第二拉桿固定于所述上部反力梁上。

5.如權利要求4所述的可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置，其特征在于，所述杠桿的另一端設有可沿其長度方向調節的平衡塊，平衡塊與砝碼分別位于所述杠桿的兩端。

6.如權利要求3所述的可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置，其特征在于，位移傳感器探針朝下固定于所述上頂板上，所述助力桿上固定有一測量塊，所述位移傳感器探針探測與所述測量塊之間的間距測量土樣的位移；

所述溫度傳感器包括穿過所述上控溫板豎直插入所述土樣內的第一溫度傳感器和/或穿過所述試驗桶體的側壁水平插入所述土樣內的一個或多個第二溫度傳感器。

7.如權利要求1所述的可分別進行恒應力和無限剛度凍脹試驗的試驗裝置，其特征在于，

所述試驗桶體包括可替換的第一試驗桶體和第二雙層桶體，其中所述第一試驗桶體包括所述的內試樣桶以及設置于所述內試樣桶周向外壁上的冷卻部，所述第二雙層桶體包括內試樣桶和外試樣桶，內試樣桶的底部與下冷板密封連接，所述外試樣桶滑動套接于所述內試樣桶外，所述外試樣桶的側壁上形成供第二溫度傳感器插入的小孔，所述內試樣桶的側壁上形成供所述第二溫度傳感器穿入的條形孔，所述條形孔的長度大于所述小孔的孔徑。