一种基于mts电液伺服试验机的土工三轴剪切试验设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程研究领域，具体地指一种基于MTS电液伺服试验机的土工三轴试验设备。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国工程建设的快速发展，特别是岩土工程领域，超高边坡的支护，深基坑的开挖，地质灾害研究等复杂工程地质条件下的研究越来越深入，对室内土工试验的要求越来越高。土是一种十分复杂的天然材料且多处于三向应力状态，许多情况下，简单应力状态下的实验不能完全反映工程实际中土的应力状态。土工三轴试验系统是一种符合现代岩土工程领域，研究土的力学特性的新型实验设备，它能比较完整地模拟土在各种复杂工况下的力学性能，是科学研究和工程设计的重要依据。为了充分认识复杂应力状态下土的力学性质，因此开展室内土工三轴试验显得十分重要。
[0003]1.常规土工三轴仪
[0004]土工三轴仪是研究土的力学性质的重要工具，科研院所和大专院校的实验室逐渐添置了土工三轴仪。土工三轴仪的应用范围广，可以测定土的强度参数、应力应变参数、土的消散系数、静止侧压力系数及渗透系数等，适用于各种土类，如原状土、重塑土以及砂砾等。土工三轴仪可以模拟工程现场的应力状态，施加主应力及加载路径，而对于有结构性的土，可以较真实地反映土的应力应变特征。常规土工三轴仪由压力室、压力体积控制器和轴向加载装置组成。试验土样置于压力室内，注水后通过压力体积控制器调节压力室内的围压和反压，轴向加载装置一般由步进电机提供轴向力，通过试件上部压杆对试样施加轴向力。
[0005]缺陷:国产土工三轴仪轴向加载装置一般为步进电机。其提供轴向力源不够稳定且加荷吨位较小，设备所用传感器精度不够高，设备的时间耐久性较差，只能满足最基本的三轴实验所需。而进口设备虽然精度较高，但是所能提供的轴向力源单一且吨位较低，进口设备及配件价格昂贵维修困难，可拓展性较差。
[0006]2.MTS电液伺服试验机
[0007]材料试验机是各种条件和环境下测定金属材料、非金属材料的机械性能、工艺性能的精密测试仪器。科研院所和大专院校的实验室在探索新材料、新工艺、新技术的过程中，材料试验机是一种不可或缺的重要仪器。MTS电液伺服试验机为闭环伺服控制系统，伺服系统执行组件精度高，可靠性好，抗干扰能力强，响应速度快，可以自动精确地控制实验过程，操作方便高效。MTS电液伺服试验机在提供高精度加载力源的同时，可实现等速率加载、等速率变形、等速率位移等控制过程，并可在一次实验中实现力、变形、位移三段控制，各控制之间平滑转换，是理想的加载力源系统。
[0008]缺陷:MTS电液伺服试验机目前仅限用于金属材料和某些非金属固体材料的物理力学单轴性能试验，而岩土以及沥青混凝土等散粒材料具有显著的压敏性，往往需考虑三轴压缩应力应变性质。因此，MTS电液伺服试验机将不能直接开展三轴压缩实验，这无疑大大降低了 MTS电液伺服试验机的可拓展性。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种基于MTS电液伺服试验机的土工三轴剪切试验设备。
[0010]本发明的技术方案是，一种基于MTS电液伺服试验机的土工三轴剪切试验设备，包括MT S电液伺服试验机，在MT S电液伺服试验机的MT S电液伺服试验机上夹头，MT S电液伺服试验机下夹头上装有土工三轴剪切试验装置;所述的土工三轴剪切试验装置包括测试压力室，所述的测试压力室包括钢化玻璃罩，在钢化玻璃罩两端分别装有压力室上端盖、压力室下端盖，压力室下端盖通过下端盖固定螺栓装在压力室底座上;上固定杆通过固定螺帽与轴向传力杆连接，传力杆套通过密封螺帽密封固定于压力室上端盖中心，轴向传力杆穿过传力杆套和压力室顶盖与压力室水下荷载传感器连接，水下荷载传感器下端为半球形，加压头的上端为半球凹槽形，水下荷载传感器半球形下端顶在加压头上端的半球凹槽中，在压力室上端盖上装有排气螺塞和轴向位移采集杆，在轴向传力杆装有位移传感器，位移传感器的检测头顶在轴向位移采集杆上;在压力室底座上装有试样底座，在压力室底座开有围压进液口、压力室底座进液口和反压进液口，压力室底座进液口开口于试样底座上面，在反压进液口上装有输液管，输液管接在加压头上，开口于加压头底面;围压体积控制器连接在围压进液口，在压力室底座进液口装有孔隙压力传感，下反压体积控制器连接在压力室底座进液口上，上反压体积控制器连接在反压进液口上;压力室底座与下固定底座通过下端盖坚固螺栓连接固定，在下固定底座底面装有下固定杆;上固定杆装在MTS电液伺服试验机上夹头，下固定杆装在MTS电液伺服试验机下夹头上。
[0011 ]所述上固定杆的上端为圆柱形，下端为半球形，轴向传力杆上端为半球形凹槽形，上固定杆的半球形下端通过固定螺帽固定套在轴向传力杆上端的半球形凹槽内，可保证轴向对中加压。
[0012]在上端盖、压力室下端盖之间装有竖向支撑杆，支撑杆呈圆周均勾分布。
[0013]所述试样底座固定于压力室底座中央位置。
[0014]在MTS电液伺服试验机下夹头外侧设有隔水保护水槽。
[0015]所述隔水保护水槽中间开圆孔，MTS电液伺服试验机下夹头从隔水保护水槽中间开圆孔穿过。
[0016]所述的基于MTS电液伺服试验机的土工三轴剪切试验设备通过控制软件控制，控制软件由Delphi语言编写，分为工程管理模块、试验方法选择模块、仪器状态显示模块、试验参数显示模块、试验目标设定模块、启动控制模块、试验曲线显示模块、试验数据记录模块。
[0017]本发明具有如下的技术效果，一是充分利用MTS电液伺服试验机提供精确稳定的力源，通过上固定杆、轴向传力杆实现试样的垂直加压，利用进液口压入液体配合压力体积控制器实现试样围压和反压的加压和稳压，最终在各部件的密切配合下，可进行试样的反压饱和、固结加载-卸载循环的各向同性、各向异性、Ko固结、蠕变固结、动静三轴剪切实验，且实验过程全部通过软件控制，操作简便，自动化程度高，适合研究推广使用。二是结构简单，紧凑，占用空间小，组装方便，成本低，测量精度高，稳定性好。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的结构示意图。
[0019]图2是本发明土工三轴剪切试验装置的主视图。
[0020]图3是本发明土工三轴剪切试验装置的剖面视图。
【具体实施方式】
[0021 ] 如图1、图2、图3，一种基于MTS电液伺服试验机的土工三轴剪切试验设备，包括MTS电液伺服试验机I，在MTS电液伺服试验机I的MTS电液伺服试验机上夹头1.1，MTS电液伺服试验机下夹头1.2上装有土工三轴剪切试验装置;所述的土工三轴剪切试验装置包括测试压力室，所述的测试压力室包括钢化玻璃罩11，在钢化玻璃罩11两端分别装有压力室上端盖10、压力室下端盖19，压力室下端盖19通过下端盖固定螺栓25装在压力室底座20上;上固定杆2通过固定螺帽3与轴向传力杆4连接，传力杆套7通过密封螺帽8密封固定于压力室上端盖10中心，轴向传力杆4穿过传力杆套7和压力室顶盖10与压力室水下荷载传感器14连接，水下荷载传感器14下端为半球形，加压头15的上端为半球凹槽形，水下荷载传感器14的半球形下端顶在加压头15上端的半球凹槽中，在压力室上端盖10上装有排气螺塞9和轴向位移采集杆6，在轴向传力杆4装有位移传感器5，位移传感器5的检测头顶在轴向位移采集杆6上；在压力室底座20上装有试样底座18，在压力室底座20开有围压进液口 22、压力室底座进液口 23和反压进液口 21，压力室底座进液口 23开口于试样底座18上面，在反压进液口