[發明專利]一種黃土應力路徑三軸試驗用設備及試驗方法

有效

• 申請號: 202011445859.5
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112683649B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 鄭文杰;王琳;薛中飛
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/08;G01N3/24;G01N1/28
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 馮亮

本發明公開了一種黃土應力路徑三軸試驗用設備及試驗方法，該設備包括壓力室組件、壓力加載單元和數據采集單元；壓力室組件包括壓力室和試樣組件；壓力加載單元包括圍壓加載組件、反壓加載組件和軸壓加載組件；軸壓加載組件包括容水腔室、軸桿和塞件，容水腔室設置于壓力室底座下部，軸桿上端垂直固定于試樣底座，下端垂直固定于塞件上，容水腔室底部連接輸水管道，輸水管道上連接有應變控制器；數據采集單元包括荷載傳感器、孔壓管道、孔壓傳感器和位移傳感器，位移傳感器上垂直連接有橫桿，橫桿遠離位移傳感器的一端垂直固定于軸桿上。該黃土應力路徑三軸試驗用設備可進行黃土強度和變形特性研究，滿足黃土試樣拉伸路徑和壓縮路徑試驗要求。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，具體涉及一種黃土應力路徑三軸試驗用設備及試驗方法。

背景技術

黃土具有多孔隙、透水性強、易塌陷等特點，其抗剪強度由吸力作用導致的凝聚力和顆粒間碳酸鈣的膠結(真實凝聚力)共同貢獻，是干旱、半干旱氣候環境下的產物，在我國分布廣泛。黃土強度和變形特性通常通過常規三軸壓縮試驗來進行研究，但大量的工程實例和研究結果表明，抗剪強度、變形特性不僅僅與所受應力有關，還受到如應力歷史、應力路徑等因素影響，尤其是黃土這種獨特的大孔隙結構性土壤，使得應力歷史對其抗剪強度、變形特性影響尤為顯著。為了更準確的測試黃土抗剪強度及變形特性，給黃土地區地質災害提供技術支持，需要一種用于黃土的應力路徑三軸試驗設備及測試方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種黃土應力路徑三軸試驗用設備及試驗方法。該黃土應力路徑三軸試驗用設備通過壓力室組件、壓力加載單元和數據采集單元進行黃土強度和變形特性研究，可滿足黃土試樣拉伸路徑和壓縮路徑試驗要求，裝置簡單，利于推廣應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種黃土應力路徑三軸試驗用設備，其特征在于，包括壓力室組件、壓力加載單元和數據采集單元；

所述壓力室組件包括壓力室和試樣組件，所述壓力室包括壓力室腔、壓力室頂蓋和壓力室底座，所述壓力室頂蓋設置于壓力室腔上部，所述壓力室底座設置于壓力室腔下部，所述試樣組件設置于壓力室腔內；

所述試樣組件包括試樣單元和包裹在所述試樣單元上的橡皮膜，所述試樣單元包括由上到下依次設置的試樣頂蓋、上透水石、上濾紙、試樣、下濾紙、下透水石和試樣底座；

所述壓力加載單元包括圍壓加載組件、反壓加載組件和軸壓加載組件；

所述圍壓加載組件包括圍壓管道，所述圍壓管道一端與壓力室腔連通，所述圍壓管道上連接有圍壓控制器；

所述反壓加載組件包括反壓管道，所述反壓管道一端與上透水石連通，所述反壓管道上連接有反壓控制器；

所述軸壓加載組件包括容水腔室、軸桿和設置于容水腔室內且可沿容水腔室內壁面軸向移動的塞件，所述容水腔室設置于壓力室底座下部且與壓力室底座下表面固定連接，所述軸桿上端垂直固定于試樣底座下表面，所述軸桿下端垂直固定于所述塞件上，所述塞件將容水腔室分隔為有桿腔和無桿腔，所述無桿腔底部連接有用于向無桿腔中注水或從無桿腔中吸水的輸水管道，所述輸水管道上連接有應變控制器；

所述數據采集單元包括荷載傳感器、孔壓管道、孔壓傳感器和位移傳感器；所述荷載傳感器安裝于壓力室頂蓋上且穿入壓力室腔內，所述試樣頂蓋上正對荷載傳感器端頭處開設有連接口；

所述孔壓管道一端與下透水石連通，所述孔壓傳感器與孔壓管道連接；

所述位移傳感器垂直設置于容水腔室側方，所述位移傳感器上垂直連接有橫桿，所述橫桿遠離位移傳感器的一端穿過所述容水腔室側壁且伸入有桿腔中，所述橫桿位于所述有桿腔內的部分垂直固定于軸桿上。

上述的一種黃土應力路徑三軸試驗用設備，其特征在于，所述壓力室腔包括合圍形成空腔式結構的壓力室壁，所述壓力室壁的材質為有機玻璃。