一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统的制作方法

文档序号:14185705
一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统的制作方法

技术特征:

1.一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统,其特征在于:包括轴压加载子系统、围压加载子系统和后台控制电脑;

所述轴压加载子系统设置在待测柱形岩土体试块顶部,所述轴压加载子系统上具有用于检测待测柱形岩土体试块轴向蠕变形变量的第一位移计(26),所述轴压加载子系统和第一位移计(26)分别通过线路连接后台控制电脑,所述后台控制电脑控制轴压加载子系统对待测柱形土体试块提供轴压,使待测柱形岩土体试块发生轴向及侧向蠕变,再由第一位移计(26)检测到轴向蠕变形变量并反馈给后台控制电脑;

所述待测柱形岩土体试块侧壁上包裹有橡胶层(1),所述围压加载子系统围设在所述橡胶层(1)外表面,所述围压加载子系统内具有用于检测待测柱形岩土体侧向蠕变形变量的多个第二位移计(37),所述围压加载子系统和多个第二位移计(37)分别通过线路连接所述后台控制电脑,所述后台控制电脑控制围压加载子系统对待测柱形岩土体试块提供侧向围压,再由多个第二位移计(37)分别检测到侧向蠕变形变量并反馈给后台控制电脑;

所述围压加载子系统外套设有反力固定框模组(4),用于对围压加载子系统提供侧压反力;

所述待测柱形岩土体试块为横截面为正方形的柱体;

所述围压加载子系统均包括四个围压加载模组,四个所述围压加载模组分别对应所述待测柱形岩土体试块四个侧面,并与橡胶层(1)相抵,所述反力固定框模组(4)套设在四个所述围压加载模组外,每个所述围压加载模组内均具有多个所述第二位移计(37);

每个所述围压加载模组均包括固定框(31)、多个垫板(32)、多个气缸(33)、传力板(34)和液压枕(35),多个所述垫板(32)呈矩阵分布在对应的待测柱形岩土体试块侧面的橡胶层(1)外表面上,相邻两个所述垫板(32)边沿接触,多个所述垫板(32)形成的矩形与对应的待测柱形岩土体试块侧面形状及面积相同,所述固定框(31)为与所述待测柱形岩土体试块侧面匹配的长方体形框架结构,并设置在靠近所述垫板(32)的位置,并与待测柱形岩土体试块对应的侧面平行,所述固定框(31)内具有多个与所述垫板(32)一一对应并呈矩阵分布的装配孔,多个所述气缸(33)与所述装配孔一一对应,多个所述气缸(33)分别水平安装在对应的装配孔内,且其伸缩杆均水平指向对应的所述垫板(32),并伸出固定框(31)外与对应的垫板(32)抵接,所述气缸(33)缸体背离伸缩杆的一端均伸出对应的装配孔外并抵接所述传力板(34),所述液压枕(35)设置在所述固定框(31)背离橡胶层(1)的一侧,且其面朝固定框(31)的一面为伸缩面,所述伸缩面与所述传力板(34)相连,所述反力固定框模组(4)套设在每个液压枕(35)外,且所述固定框(31)通过螺丝与反力固定框模组(4)固定连接,所述液压枕(35)外接第二动力液压单元(36),所述后台控制电脑通过线路连接所述第二动力液压单元(36),每个所述气缸(33)的缸体上均安装有所述第二位移计(37),且所述第二位移计(37)的探测端均水平指向对应的垫板(32)并与其接触;所述后台控制电脑可通过第二动力液压单元(36)控制液压枕(35)伸缩面伸缩,当液压枕(35)伸缩面伸出时,通过传力板(34)传递到对应的气缸(33),再由气缸(33)伸缩杆传递到垫板(32)以及待测柱形岩土体试块对应的位置,对待测柱形岩土体试块提供稳定的围压,当待测柱形岩土体试块对应位置发生侧向蠕变时,通过垫板(32)反向挤压伸缩杆,使气缸(33)伸缩杆与缸体之间发生相对位移,并由对应的第二位移计(37)探测到相对位移信息并反馈给后台控制电脑。

2.根据权利要求1所述的一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统,其特征在于:所述轴压加载子系统还包括顶面传力板(21)、千斤顶(22)、传力柱(23)和钢板(24),所述顶面传力板(21)压覆在所述柱形岩土体试块顶部,所述千斤顶(22)竖直固定在顶面传力板(21)上表面,其伸缩端向上设置,所述传力柱(23)固定在所述千斤顶(22)伸缩端,所述钢板(24)固定在所述传力柱(23)顶部,并与外置的反力支撑机构抵接,所述反力支撑机构通过钢板(24)向传力柱(23)和千斤顶(22)提供轴向反力,所述千斤顶(22)外接第一液压动力单元(25),所述第一液压动力单元(25)通过线路连接后台控制电脑,所述第一位移计(26)通过支架固定在所述反力固定框模组(4)上,且其探测端与所述顶面传力板(21)接触,所述后台控制电脑可通过第一液压动力单元(25)控制千斤顶(22)伸缩端伸缩,当千斤顶(22)伸缩端伸出时,在轴向反力作用下,千斤顶(22)轴向挤压待测柱形岩土体试块。

3.根据权利要求1或2所述的一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统,其特征在于:所述传力板(34)上设有多个贯穿其并与所述气缸(33)一一对应导槽(341),所述气缸(33)缸体背离伸缩杆的一端设有压强控制阀(331),所述压强控制阀(331)伸入对应的导槽(341)内。

4.根据权利要求3所述的一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统,其特征在于:所述压强控制阀(331)包括压强控制阀缸体(3311)、控制阀活塞(3312)和蝶簧(3313),所述压强控制阀缸体(3311)一端与气缸(33)背离伸缩杆的一端连通,所述控制阀活塞(3312)设置在压强控制阀缸体(3311)内,并与缸壁贴合,且可沿缸壁移动,所述蝶簧(3313)设置在控制阀活塞(3312)与压强控制阀缸体(3311)另一端缸壁之间,且其两端分别与控制阀活塞(3312)以及压强控制阀缸体(3311)另一端缸壁抵接,所述压强控制阀缸体(3311)上设有泄压口(3314),所述泄压口(3314)位于控制阀活塞(3312)的移动行程上,当气缸(33)内压强高于设定值时,所述气缸(33)内气体推动控制阀活塞(3312)向压强控制阀缸体(3311)另一端移动并压缩蝶簧(3313),在移动过程中,控制阀活塞(3312)经过泄压口(3314),泄压口(3314)与气缸(33)气流连通,气缸(33)内气体经泄压口(3314)排出泄压,当气缸(33)内压强恢复至等于设定值时,所述蝶簧(3313)恢复形变反向推动控制阀活塞(3312)移动并经过泄压口(3314),泄压口(3314)与气缸(33)断开连通,泄压口(3314)停止泄压。

5.根据权利要求4所述的一种岩土体大尺寸原位三轴蠕变试验系统:其特征在于:所述反力固定框模组(4)由多个水平并等间距上下间隔设置的反力固定框(41)组成,所述固定框(31)分别通过螺丝与每个所述反力固定框(41)固定连接,所述第一位移计(26)通过支架固定在最上层的所述反力固定框(41)上。

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