一种岩土体温控动力特性试验系统及试验方法_3

文档序号:8280766阅读:来源:国知局
施例中,上传力杆20的下端面与试样17的上端面之间W及试样17的 下端面与活塞杆8的上端面之间分别设置有试样帽7,试样帽7与试样17之间设置有透水 石18,压力室上盖2上设置有排水孔1,底盘9上设置有压力室进水管11、压力室出水管14 和用于控制活塞杆和提升装置上下运动的手动控制阀13。
[0041] 在此具体实施例中,两片弧形板式加热器通过四个扣件扣紧连接,弧形板式加热 器由内到外依次设置有加热板4、隔热石棉5和不诱钢围板6,加热板4紧贴在压力室筒体 3的外壁且加热板4通过导线与温度控制器29连接。压力室上盖2的上表面W及上传力 杆20位于压力室筒体3外部的外壁上包覆有橡胶材料22。弧形板式加热器中的隔热石棉 5可W将加热板4与空气隔绝,有效防止温度散失,同时压力室上盖2和上传力杆20采用橡 胶材料22进行隔热,减小热量从上部散失。
[0042] 在此具体实施例中,提升装置包括提升框26、气缸27、气累连接线28和气累37,提 升框26的下端与压力室上盖2固定连接且其上端穿过加载架横梁25,气缸27设置在加载 架横梁25的上表面,气缸27通过气累连接线28与所述的气累37连接。试样17的外周套 设有乳胶膜19,压力室上盖2、压力室筒体3、底盘9、活塞杆8、上传力杆20和试样帽7均为 钢质材料。试样17直径可W为39. 1mm和50mm。
[0043] 上述加热装置的两片弧形板式加热器由四个扣件扣紧,并紧贴压力室筒体3外 壁,再通过导线连接到温度控制器29上,实现对压力室筒体3加热,再由压力室筒体3对室 内流体加热,为外加热。在对压力室筒体3加热时,可将热传递到压力室上盖2、底盘9、活 塞杆8、上传力杆20、上下试样帽7、室内水、透水石18及试样17, 一方面上传力杆20和试 样帽7对室内流体内加热,另一方面还可直接对试样17两端面直接加热,从而实现内、外联 合的加热模式。温度控制器29具有程序运行功能,可实现分段、分级、线性升温及降温,同 时可实时反映压力室筒体3外壁温度,并进行精确控制。温度传感器21由导线与温度控制 器29连接,可实时监测室内流体温度。当温度控制器29上显示由温度传感器21测定的室 内液体温度与压力室筒体3外壁温度相等时,表明达到试验目标温度,随后弧形板式加热 器可自行调节维持恒定温度,可适用于用于动/静=轴仪上实现不同温度条件下岩±体的 动/静力试验的温度控制作用。
[0044] 为满足不同温度荷载的试验要求,提高测量精度,对压力传感器、孔压传感器、围 压传感器、轴向位移传感器、侧向位移传感器和变形传感器进行了温度补偿,补偿温度为 100 °c。
[0045] 上述岩±体温控动力特性试验系统的技术参数如下所示:
[0046] (1)轴向最大负荷20kN ;控制精度±1%
[0047] (2)变形传感器与位移传感器精度± 1 %
[0048] (3)围压施加范围0-3MPa±2%
[0049] (4)孔压范围 3MPa±2%,lMPa±2%
[0050] 妨轴向激振器行程±40mm
[0化1] (6)轴向激振器频率0-10化±2%
[0052] (7)侧向激振器频率O-lOHz + 2%
[0化3] 做温度范围;R. T+10?100°C [0054] (9)温度波动度;±rc
[0化5] (10)加热装置;弧形电加热器
[0056] (11)安装功率;3KW。
[0057] 实施例二
[0化引一种岩±体温控动力特性试验方法,主要用于量测±样在不同温度下岩±体的动 力参数,包括孔压传感器16、温度传感器21、压力传感器24、轴向位移传感器31、变形传感 器32、围压传感器33和侧向位移传感器34,其试验系统具体结构如上述实施例1所述W及 如图1和图2所示,方法具体步骤如下:
[0059] (1)试样安装
[0060] 将±体试样17进行水头饱和、真空抽气饱和或反压饱和后,将试样17侧面贴上 6-7条滤纸条,两端面依次贴上滤纸片和透水石20,整个试样17外套乳胶膜19,再将试样 17安放在压力室筒体3内的活塞杆8上,通过底盘9上的手动控制阀13控制活塞杆8缓慢 上升至试样17上端与上传力杆20下端的试样帽7接触时停止,用橡皮圈将乳胶膜19分别 扎紧在试样17两端的试样帽7上;将压力室上盖2密封连接到压力室筒体3上,用手动控 制阀13控制提升框26使压力室上盖2和压力室筒体3缓缓下降直至压力室筒体3与底盘 9完全接触后停止,梓紧压力室筒体3与底盘9螺丝,即完成试样17安装;
[0061] (2)温度控制装置安装
[0062] 将两半弧形板式加热器安装到压力室筒体3外壁,扣紧扣件,将弧形板式加热器 通过导线连接到温度控制器29上,将温度传感器21固定在压力室上盖2上并伸入压力室 筒体3内,再将温度传感器21通过导线连接到温度控制器29上,然后在压力室上盖2和上 传力杆20表面覆盖橡胶材料20,完成温度控制装置安装;当温度控制器29上显示的由温 度传感器21测定的压力室筒体3的室内液体温度与压力室筒体3外壁温度相等时,弧形板 式加热器维持恒定温度工作;
[0063] (3)温控动S轴试验
[0064] 将孔压传感器16设置于压力室筒体3内试样17的下排水管15上,压力传感器24 设置于上传力杆20上端,轴向位移传感器31和变形传感器32设置于轴向激振器30上,围 压传感器24设置于底盘9上,侧向位移传感器34设置于侧向激振器35上,将试样17排水 固结,待固结度和目标温度均达到要求后,在软件上选择动力试验,根据具体要求设定波形 (正弦波、方波、银齿波、随机波)、频率(O-lOHz)、动力幅值(0-3MPa)参数进行振动;在计 算机软件上可获得待测试样在不同温度、动应力、频率、振动波形和振动次数下的孔压、温 度、压力、轴向位移、变形、围压及侧向位移7项参数,并对它们自动进行存档,再对所得到 的数据进行一定的力学换算,即可获得试样17的动阻巧比、动弹性模量、累积塑性应变和 动孔压的动力参数。
[0065] 孔压、温度、压力、轴向位移、变形、围压及侧向位移7项参数,并对它们自动进行 存档,再对所得到的数据进行一定的力学换算,即可获得试样17的动阻巧比、动弹性模量、 累积塑性应变和动孔压的动力参数。力学换算公式如下:
[0066] 在动=轴试验中,把每一振动周期的轴向动应力0 d值和轴向动应变e d值对应地 描绘到0 d- e d坐标上,即可得到如下所示的动应力-动应变滞回曲线。
[0067] 根据±动力学的定义,动弹性模量Ed定义为动应力-动应变滞回曲线的斜率,其 计算公式如下:
【主权项】
1. 一种岩土体温控动力特性试验系统,其特征在于:包括动三轴压力室和温度控制装 置,所述的动三轴压力室包括压力室筒体,所述的压力室筒体的上端开口密封设置有压力 室上盖,所述的压力室筒体的底部设置有底盘,所述的压力室筒体内的底部中央纵向设置 有活塞杆,所述的压力室筒体内位于所述的活塞杆的上方纵向设置有上
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