[發明專利]三軸試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202310446836.3
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116481915A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 張民生;馬海鵬;王超群
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02;G01N3/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 崔永永

本發明公開了一種三軸試驗裝置及試驗方法，其屬于土工試驗技術領域，三軸試驗裝置包括機殼、測試組件、施力組件和測量組件，機殼的內部形成圍壓室，測試組件包括橡皮膜、頂帽和底帽，橡皮膜內用于盛放試樣，頂帽設置于橡皮膜的頂端，底帽設置于橡皮膜的底端；施力組件包括施力軸，施力軸能夠沿豎直方向滑動，施力軸與底帽連接；測量組件包括傳力桿和荷載傳感器，傳力桿穿設于荷載傳感器且螺紋連接，傳力桿的頂部設置有壓力補償室，傳力桿的底部與頂帽抵接，傳力桿的內部開設有補償通道，補償通道連通壓力補償室與圍壓室，圍壓室內的水作用于傳力桿的軸壓等于壓力補償室作用于傳力桿的軸壓。三軸試驗方法采用上述的三軸試驗裝置。

技術領域

本發明涉及土工試驗技術領域，尤其涉及一種三軸試驗裝置及試驗方法。

背景技術

室內巖土試驗中，通用的一種試驗方法是三軸試驗，三軸試驗常用的儀器為三軸試驗儀，一般采用圓柱形試樣，三軸試驗儀可以對試樣的軸向和周向施加壓力，用于確定土體強度、土的模量和阻尼比，推算土的有關性質參數。

如圖1所示，三軸試驗儀主要包括圍壓室10＇、頂帽20＇、傳力桿30＇和荷載傳感器40＇，試樣放置于橡皮膜50＇內，橡皮膜50＇設置于圍壓室10＇內，橡皮膜50＇的頂部設置有頂帽20＇，傳力桿30＇設置于圍壓室10＇的頂部，傳力桿30＇的頂部設置有荷載傳感器40＇，傳力桿30＇的底部能夠與頂帽20＇抵接，傳力桿30＇與頂帽20＇之間面接觸。在更換試樣時，需要將橡皮膜50＇和頂帽20＇一同拆除，因此傳力桿30＇與頂帽20＇之間面接觸便于更換試樣。試驗過程中，可以通過改變三軸試驗儀的軸壓與圍壓來獲得土樣的特性參數。改變圍壓的方式為改變圍壓室10＇內的水壓，改變軸壓的方式為控制圍壓室10＇底部的支撐軸沿豎直方向運動。

由于傳力桿30＇與頂帽20＇之間面接觸，會使傳力桿30＇與頂帽20＇間存在縫隙。縫隙位于圍壓室10＇內，會在傳力桿30＇的底面上產生與圍壓室10＇的壓力等大的壓力，而傳力桿30＇與荷載傳感器40＇連接一端卻沒有與之對應的壓力進行平衡，最終導致試樣的實測軸壓大于實際軸壓。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三軸試驗裝置及試驗方法，以解決現有技術中存在的試樣的實測軸壓大于實際軸壓的技術問題。

如上構思，本發明所采用的技術方案是：

一種三軸試驗裝置，包括：

機殼，其內部形成圍壓室；

測試組件，包括橡皮膜、頂帽和底帽，所述橡皮膜內用于盛放試樣，所述頂帽設置于所述橡皮膜的頂端，所述底帽設置于所述橡皮膜的底端；

施力組件，包括施力軸，所述施力軸能夠沿豎直方向滑動，所述施力軸與所述底帽連接；

測量組件，設置于所述機殼的頂部，所述測量組件包括傳力桿和荷載傳感器，所述傳力桿穿設于所述荷載傳感器且螺紋連接，所述傳力桿的頂部設置有壓力補償室，所述傳力桿的底部與所述頂帽抵接，所述傳力桿的內部開設有補償通道，所述補償通道連通所述壓力補償室與所述圍壓室，所述圍壓室內的水作用于所述傳力桿的軸壓等于所述壓力補償室作用于所述傳力桿的軸壓。

其中，所述傳力桿的頂端面的直徑等于所述傳力桿的底端面的直徑，所述補償通道包括相互連通的第一通道和第二通道，所述第一通道沿所述傳力桿的軸向延伸且貫穿所述傳力桿的頂端，所述第二通道沿所述傳力桿的徑向延伸且位于所述第一通道的底端，沿所述第一通道的長度方向，所述第一通道的截面積不變。

其中，所述測量組件還包括間隔設置的上支撐板與下支撐板，所述荷載傳感器設置于所述上支撐板與所述下支撐板之間，所述傳力桿貫穿所述上支撐板與所述下支撐板，所述上支撐板頂部扣蓋有上蓋，所述上蓋與所述上支撐板之間形成所述壓力補償室。

其中，所述傳力桿的頂端設置有第一臺階，所述第一臺階上設置有第一螺母，所述第一螺母與所述第一臺階之間夾設有第一橡膠膜，所述第一橡膠膜貼設于所述上支撐板的頂面。