专利名称：一种三轴固结-剪切试验的体变连续监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩土力学试验技术领域，尤其涉及一种三轴固结-剪切试验的体变连续监测装置，广泛应用于土工试验试样体积变化的连续监测。
背景技术：
土体的力学性质如变形、强度是建筑工程、海洋工程、道路桥梁工程等相关岩土工程设计、施工所必须掌握的关键特性。在实际工程中，在自重作用或外荷载作用下，地基基础土体的固结沉降的变化规律及其强度的演化是评价工程安全性的重要依据，也是工程设计所需的重要参数。更为引人注意的是，随着工程项目的难度与规模的扩大，对地基基础土体的沉降与稳定性控制愈趋严格，使得对其变形与强度的演化规律的掌握需要更为丰富与 全面。针对工程复杂的现场环境，进行大规模的、不同深度处地基土体力学特性的测试，除了实际操作上的难度之外，工程项目的经济性与工期的紧迫性也是必须要考虑的因素。然而，通过现场原位取样进行室内三轴试验，进行岩土体材料的变形特性的测试方法，其测试精度与可控制性已经得到国内外岩土力学领域的公认。室内三轴试验是通过对现场所取的原状土样施加围压，再现土样在地层中所受的应力状态，在此基础上进行土样的固结与剪切试验研究，能模拟地基基础土体可能遭遇的不同荷载与不同加载速率作用下土体变形与破坏的全过程。一种研究岩土材料变形特性的好思路是先将获得现场原状样或是室内重塑土样置于三轴压力室中，恢复其在地层中所处的应力状态，施加三向应力作用，然后在不同围压作用下进行等压固结试验与三轴剪切试验，监测整个过程中土体的体变，来研究土体的变形破坏全过程的演化规律。土体试样的获得可以通过现场取样与室内制样获得，其应力状态的施加可以通过三轴剪力仪的加压控制装置完成，对于土体体变的测试三轴仪只给出了一个体变管，靠人工读数来完成体变的记录。然而，土体材料的渗透性较小，其固结过程历时较长，单面排水、依靠人工读数来监测土样的体变存在明显的不足。
发明内容本实用新型的目的是为解决目前三轴固结、剪切试验过程中试样体积变形连续监测，并提高试样的固结速率，降低固结的时间的技术难题，本实用新型的目的在于提供了一种三轴固结-剪切试验的体变连续监测的装置，该装置操作方法简单易行，对实验人员没有特殊要求，同时缩短固结排水时间，可以连续监测试样的体变，并大大缩短试样的固结排水时间。本实用新型的目的是这样实现的包括三轴压力室,三轴压力室包括上透水板和下透水板；设置有第I软塑胶管、第2软塑胶管、第I控制阀门、第2控制阀门、第I体变管、第2体变管、摄像头、支架、USB数据线和电脑，检测对象是土样80 ；[0009]其位直和连接关系是土样置于三轴压力室内上透水板和下透水板之间，在围压施加下进行土样排水；上透水板、第I软塑胶管、第I控制阀门和第I体变管依次连接，进行土样上部排水体积的量测；下透水板、第2软塑胶管、第2控制阀门和第2体变管依次连接，进行土样下部排水体积的量测；在支架设置有摄像头，摄像头、USB数据线和电脑依次连接，摄像头对准软塑胶管，完成对土样上、下部排水体积变化的电子摄像和存储。本实用新型具有下列优点和积极效果
I、可以调节控制多种排水边界条件，满足多种固结排水条件的设计要求，在双面排水条件下排水固结时间缩短为原来的1/4 ；2、操作方法简单易行，可以调节拍摄的时间间隔与相片大小，能够实时连续监测排水体积的变化；3、易于获得，成本低廉，对实验人员没有特别的要求，同时不需要长时间的人工读数，可以节约大量的人力。
图I是本装置的结构示意图；图2是体变管的工作原理示意图；图3是电脑控制软件的工作流程图。图中00—三轴压力室，OI—上透水板， 02—下透水板；11 一第I软塑胶管，12—第2软塑胶管；21一第I控制阀门，22—第2控制阀门；31—第I体变管，32—第2体变管，A一蒸懼水， B—指不油面， C一棉花团；40—摄像头；50—支架；60—USB 数据线；70—电脑，71—控制软件；80—土样。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型详细说明一、装置I、总体如图I，本实用新型包括三轴压力室00，三轴压力室00包括上透水板OI和下透水板02 ；设置有第I软塑胶管11、第2软塑胶管12、第I控制阀门21、第2控制阀门22、第I体变管31、第2体变管32、摄像头40、支架50、USB数据线60和电脑70，检测对象是土样80 ；其位置和连接关系是土样80置于三轴压力室00内上透水板01和下透水板02之间，在围压施加下进行土样80排水；上透水板01、第I软塑胶管11、第I控制阀门21和第I体变管31依次连接，进行土样80上部排水体积的量测；下透水板02、第2软塑胶管12、第2控制阀门22和第2体变管32依次连接，进行土样80下部排水体积的量测；在支架50设置有摄像头40，摄像头40、USB数据线60和电脑70依次连接，摄像 头40对准软塑胶管，完成对土样80上、下部排水体积变化的电子摄像和存储。本实用新型的工作原理三轴压力室00中的土样80在加压条件下开始固结，土样孔隙中的水排出进入第I体变管31和第2体变管32，由体变管中油面对应的刻度变化标示排水体积的变化，通过塞上湿棉花防止体变管中的水汽蒸发，从而影响排水体积的测量精度。利用电脑70及其控制软件71对摄像头40进行拍摄，连续记录体变管排水体积的变化。调节摄像头40与体变管之间的距离，确定合适的拍摄距离后，通过拍摄到的图片的清晰程度，然后微调摄像头焦距，如此多步控制的目的是最终获得高质量的图片；根据图3给出的拍摄控制系统操作步骤在电脑70上设置控制软件71，按照事先确定的拍摄时间间距、图片的大小与存放的文件，完成拍摄控制系统的设定。通过以上装置的组装与设定，启动控制软件71，开始三轴固结或排水剪切试验，即可以进行试验过程中土样体积变化的实时连续监测。2、功能部件I)三轴压力室00如图1，三轴压力室00用于给土样80提供装样的装置，并对土样施加围压与竖向压力，提供排水通道。2)第I体变管31与第2体变管32如图2，第I体变管31与第2体变管32分别用于记录并量测土样80上、下部排水体积的变化。3)电脑 70电脑70用于控制软件71实施对摄像头40的控制，并存储拍摄的图片。电脑控制软件71的工作流程是①安装拍摄程序I ;②安装摄像头驱动2 ；③启动拍摄程序3;④设定拍摄照片的时间间隔4 ；⑤设置照片拍摄质量与大小5 ；⑥设置照片名称及保存的位置6 ；⑦选中保存照片备份7 ；[0061]⑧应用设直，开始拍摄8。二、本实用新型的操作方法[0063]I、调节第I控制阀门21与第2控制阀门22，控制土样80的排水条件；2、将摄像头40调整到合适的高度固定于支架50上，调节摄像头40与体变管之间的距离，然后微调摄像头40焦距，直到拍摄到最清晰的图片；3、在电脑70上设置控制软件71，设定拍摄时间间距、照片的大小与存放的文件，完成拍摄控制系统的设定；4、开启控制软件71，进行实时、间隔拍摄，开始固结或剪切试验，进行土样80排水体积变化的记录。
权利要求1.一种三轴固结-剪切试验的体变连续监测装置，包括三轴压力室(00)，三轴压力室(00 )包括上透水板(01)和下透水板(02 )，检测对象是土样(80 ); 其特征在于 设置有第I软塑胶管(11)、第2软塑胶管(12)、第I控制阀门(21)、第2控制阀门(22)、第I体变管(31)、第2体变管(32)、摄像头(40)、支架(50)、USB数据线(60)和电脑(70)；其位置和连接关系是 土样(80)置于三轴压力室(00)内上透水板(01)和下透水板(02)之间； 上透水板(01)、第I软塑胶管(11)、第I控制阀门(21)和第I体变管(31)依次连接；下透水板(02)、第2软塑胶管(12)、第2控制阀门(22)和第2体变管(32)依次连接；在支架(50 )设置有摄像头(40 )，摄像头(40 )、USB数据线(60 )和电脑(70 )依次连接，摄像头(40 )对准软塑胶管。
专利摘要本实用新型公开了一种三轴固结-剪切试验的体变连续监测装置，涉及岩土力学试验技术领域。本实用新型的结构是土样置于三轴压力室内上透水板和下透水板之间；上透水板、第1软塑胶管、第1控制阀门和第1体变管依次连接；下透水板、第2软塑胶管、第2控制阀门和第2体变管依次连接；在支架设置有摄像头，摄像头、USB数据线和电脑依次连接，摄像头对准软塑胶管。本实用新型可以调节控制多种排水边界条件，满足多种固结排水条件的设计要求；操作方法简单易行，可以调节拍摄的时间间隔与相片大小，能够实时连续监测排水体积的变化；易于获得，成本低廉，对实验人员没有特别的要求，同时不需要长时间的人工读数，可以节约大量的人力。
文档编号G01F22/00GK202661333SQ20122025112
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者陈盼, 韦昌富, 李永和, 王吉利, 马田田, 魏厚振 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所