[發明專利]一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀及試驗方法

在審

• 申請號: 202111030296.8
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113702210A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 王新剛;王道正;王家鼎;連寶琴;薛晨;劉凱;羅力
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 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所(普通合伙) 11732
• 代理人: 龍濤

本申請屬于土木試驗中的三軸蠕變試驗技術領域，具體涉及一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀及試驗方法。包括固定平臺，固定平臺上設置壓力室，壓力室包括內壓室及外壓室，壓力室上方設置有懸架，懸架上設置加載桿，用于對壓力室內的試樣加壓，懸架頂端設置用于驅動加載桿的應力控制加載裝置及記錄加載位移的位移傳感器，固定平臺下端還設置有應變控制加載裝置，本申請還包括分別為內壓室及外壓室提供壓力的第一供壓裝置及第二供壓裝置，以及為試樣增加濕度的增濕控制系統。本發明通過增加增濕控制系統，實現對試樣的精準增濕，能夠進行不同濕度下的黃土三軸蠕變試驗，進而獲取黃土在增濕作用下的蠕變特性。

技術領域

本申請屬于土木試驗中的三軸蠕變試驗技術領域，具體涉及一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀及試驗方法。

背景技術

黃土地區的基礎設施建設得到了蓬勃發展，人類工程活動的范圍和規模也急劇擴大，但是受地形限制，由此伴隨的開挖卸荷型黃土滑坡頻繁發生。

坡體開挖導致黃土處于卸荷應力狀態，使得黃土力學特性發生較大改變，此外由于黃土的水敏和蠕變特性，使得黃土在卸荷應力作用下，遇水增濕會發生強度衰減, 產生更為明顯的蠕動變形，進而引發滑坡災害。蠕變特性是黃土的重要力學性質之一，探索黃土的蠕變特性是研究開挖卸荷型黃土滑坡發展演化過程的關鍵。國內外學者對黃土的蠕變特性和蠕變模型進行了大量的理論與試驗研究，在蠕變理論和工程實踐上取得了顯著的成就。

然而，以往的研究忽略了黃土增濕作用下的蠕變特性，且尚未有公開的儀器設備可測試考慮增濕作用下的黃土蠕變特性。為了研究增濕作用下的黃土蠕變特性，常規下的三軸蠕變設備已不能滿足要求，因此亟需一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀及試驗方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，以解決現有技術中存在的問題，本發明提供的具體技術方案如下：

一種考慮增濕作用的黃土三軸剪切蠕變儀，包括固定平臺，所述固定平臺上方設置有懸架，所述懸架的兩側下端固定設置有拉桿，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變控制加載裝置固定連接，所述應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，所述固定平臺上設置有壓力室，所述壓力室包括內壓室和外壓室，所述內壓室設置于外壓室內，所述內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，所述試樣帽內設置有增濕管路，所述增濕管路與壓力室外的增濕控制系統連通；

所述懸架頂端還設置有應力控制加載裝置，所述應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置有用于記錄加載桿位移的位移傳感器。

進一步的，所述增濕控制系統包括與所述增濕管路依次連通的流量計、體變管、壓力表和壓力傳感器、調壓閥，調壓閥與氣源連通，所述體變管兩端通過管路并聯設置差壓傳感器。

進一步的，所述應力控制加載裝置包括氣缸，所述氣缸通過管路及調壓閥與氣源連通，所述氣缸與調壓閥之間的管路上還設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條直線上，所述傳力軸上設置有凸塊，所述傳力軸作為應力控制加載裝置的輸出端用于為加載桿提供應力。

更進一步的，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。

進一步的，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、調壓閥，調壓閥最終連通氣源，所述體變管兩端通過管路并聯設置差壓傳感器。

進一步的，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壓閥，調壓閥最終與氣源連通。