[發(fā)明專利]一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀及試驗(yàn)方法

在審

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• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113702210A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王新剛;王道正;王家鼎;連寶琴;薛晨;劉凱;羅力
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 龍濤

1.一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，包括固定平臺，所述固定平臺上方設(shè)置有懸架，所述懸架的兩側(cè)下端固定設(shè)置有拉桿，所述拉桿的另一端貫穿固定平臺且通過連桿與固定平臺下方的應(yīng)變控制加載裝置固定連接，所述應(yīng)變控制加載裝置的自由端與固定平臺的底面固定連接，所述拉桿與所述固定平臺通過旋擰螺絲固定，所述固定平臺上設(shè)置有壓力室，所述壓力室包括內(nèi)壓室和外壓室，所述內(nèi)壓室設(shè)置于外壓室內(nèi)，所述內(nèi)壓室通過壓力室底端的圍壓管路與第一供壓裝置連通，所述外壓室通過壓力室頂端的壓力室管路與第二供壓裝置連通；

所述懸架上設(shè)置有加載桿，所述加載桿底端貫穿壓力室的頂壁連接有試樣帽，所述試樣帽內(nèi)設(shè)置有增濕管路，所述增濕管路與壓力室外的增濕控制系統(tǒng)連通；

所述懸架頂端還設(shè)置有應(yīng)力控制加載裝置，所述應(yīng)力控制加載裝置的輸出端位于加載桿正上方且與加載桿的軸心位于同一條直線上，所述懸架的頂端還設(shè)置有用于記錄加載桿位移的位移傳感器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，所述增濕控制系統(tǒng)包括與所述增濕管路依次連通的流量計(jì)、體變管、壓力表和壓力傳感器、調(diào)壓閥，調(diào)壓閥與氣源連通，所述體變管兩端通過管路并聯(lián)設(shè)置差壓傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，所述應(yīng)力控制加載裝置包括氣缸，所述氣缸通過管路及調(diào)壓閥與氣源連通，所述氣缸與調(diào)壓閥之間的管路上還設(shè)置有壓力表及壓力傳感器，所述氣缸的輸出端通過荷載傳感器連接有傳力軸，所述傳力軸與氣缸的輸出端的軸心位于同一直線上，所述傳力軸上設(shè)置有凸塊，所述傳力軸作為應(yīng)力控制加載裝置的輸出端用于為加載桿提供應(yīng)力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，所述位移傳感器通過固定架固定在懸架頂端，所述位移傳感器的工作端設(shè)置有壓力板，所述壓力板的另一端與傳力軸上凸塊的下端相抵觸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，所述第一供壓裝置包括與所述圍壓管路依次連通的體變管、壓力表和壓力傳感器、調(diào)壓閥，調(diào)壓閥連通氣源，所述體變管兩端通過管路并聯(lián)設(shè)置差壓傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，所述第二供壓裝置包括與壓力室管路依次連通的壓力表和壓力傳感器以及調(diào)壓閥，調(diào)壓閥與氣源連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，所述應(yīng)變控制加載裝置為液壓缸或步進(jìn)電機(jī)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，其特征在于，還設(shè)置有沖刷裝置，所述沖刷裝置包括進(jìn)水管路和出水管路，所述進(jìn)水管路的一端貫穿試樣帽設(shè)置，所述進(jìn)水管路的另一端沿內(nèi)壓室向下延伸貫穿基座且與壓力室外的孔隙水壓力傳感器及調(diào)壓閥依次連通，所述出水管路的一端貫穿基座與內(nèi)壓室連通，所述出水管路的另一端與壓力室外的調(diào)壓閥連通。

9.一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、打開壓力室的密封室門，將陶土板放置在內(nèi)壓室內(nèi)的基座上，關(guān)閉密封室門，打開進(jìn)水管路與出水管路的調(diào)壓閥，對內(nèi)壓室進(jìn)行沖洗操作，且通過調(diào)壓閥控制進(jìn)水量大于出水量，當(dāng)出水管路的出口處水連續(xù)流出無氣泡時(shí)，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓閥阻斷進(jìn)水管路，直至陶土板上有水滲出且水剛好充滿陶土板表面時(shí)，調(diào)節(jié)出水管路的調(diào)壓閥阻斷出水，完成陶土板的飽和操作；

S2、打開內(nèi)壓室與外壓室的密封室門，將四周包覆筒形橡膠膜的試樣放置于陶土板上，試樣與陶土板之間放一張打濕的濾紙，將透水石放置于試樣之上，試樣與透水石之間也放置一張無需打濕的濾紙；

S3、試樣裝好后，將試樣帽放置在透水石上，關(guān)閉密封室門，并且調(diào)整好位移傳感器位置及高度，使得傳力軸下端與加載桿的頂端恰好接觸時(shí)，位移傳感器恰好不受壓力，并將數(shù)據(jù)初始化；

S4、根據(jù)所需要的圍壓和氣壓，通過第一供壓裝置與第二供壓裝置分別對內(nèi)壓室和外壓室進(jìn)行加壓；

S5、通過應(yīng)力控制加載裝置或應(yīng)變控制加載裝置，對試樣進(jìn)行軸向加壓；

S6、通過增濕控制系統(tǒng)按照試驗(yàn)設(shè)定對試樣在試驗(yàn)過程中進(jìn)行增濕以獲取增濕作用下黃土的蠕變特性；

S7、更換新的試樣重復(fù)試驗(yàn)，調(diào)整不同增濕參數(shù)，重復(fù)S2-S6步操作。