一种滑动式变尺寸刚性三轴仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种滑动式变尺寸刚性三轴仪，属于土工测试技术领域。
【背景技术】
[0002]三轴试验是测试岩石、土等的强度特性和变形特性的一种试验技术手段。现真三轴仪实验的加载装置主要分为:刚性加载、柔性加载、混合边界加载方式。柔性加载方式会使试样表面应力和应变不均匀。对于刚性加载和混合边界加载方式，当试样压缩变形量较大的话，两个相邻面上的承压板会相互妨碍，即“打架”或“边角效应”现象，导致无法进一步加载。对于该问题，部分采用预留压缩量的方式，即使相邻两个加载方向的承压板尺寸小于模型体，但该方式使模型体边角处无法受力，导致整个模型体受力不均匀;对于土、泥岩等软弱材料，蠕变性高、压缩量大，采用预留压缩的方式更易导致打架现象的出现。并且许多真三轴仪，其尺寸固定，容纳的试样尺寸固定。一个三轴仪只能进行同一尺寸的试样加载，造成较大资源浪费。因此，亟需研究一种完全真三维加载且能容纳试样尺寸可调、多功能的新型真三轴仪。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种滑动式变尺寸刚性三轴仪，可使试样在压缩整个过程保持规整，各个方向变形均匀，遍布试样的所有部位都能加压至预定荷载值，消除了应力集中现象，真实、有效地实现真三维加载。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种滑动式变尺寸刚性三轴仪，包括底座、加载框架、加载箱、升降台和轴向加压设备，所述加载框架固定在所述底座上，所述轴向加压设备在所述底座内，所述轴向加压设备的输出轴与所述升降台固定相连，所述加载箱固定在所述升降台上，且所述加载箱置于所述加载框架内；
所述加载箱包括上承压板、下承压板、左承压板、右承压板、前承压板和后承压板，所述上承压板、下承压板、左承压板、右承压板、前承压板和后承压板围成方形空间；所述下承压板与所述升降台固定相连，所述左承压板和前承压板均通过连接装置一与所述加载框架相连，所述连接装置一滑动安装在所述左承压板和前承压板上，所述右承压板和后承压板通过连接装置二与所述加载框架相连，所述连接装置二的一端滑动安装在所述右承压板和后承压板上，另一端滑动安装在所述加载框架上，所述上承压板通过连接装置三与所述加载框架相连，所述连接装置三的两端分别与上承压板和加载框架滑动相连。
[0005]进一步，所述连接装置一包括设置在所述左承压板或前承压板板面上的导轨、滑动安装在导轨上的滑块、以及连接滑块和加载框架的连接杆，左承压板上的导轨沿X轴方向设置，前承压板上的导轨沿Z轴方向设置。
[0006]进一步，所述连接杆上设有压力传感器。
[0007]进一步，所述连接装置二包括设置在右承压板上或后承压板上的导轨、滑动安装在导轨上的活塞式液压缸、以及与活塞杆的端部固定相连的滑块，所述滑块滑动安装在所述加载框架上的导轨上，其中，右承压板上的导轨沿X轴方向设置，后承压板上的导轨沿Z轴方向设置，加载框架上的导轨沿Y轴方向设置。
[0008]进一步，所述活塞式液压缸上设有位移传感器，所述位移传感器与活塞杆平行。
[0009]进一步，所述连接装置三包括2个导轨、2个滑块、以及连接杆，2个导轨分别安装在上承压板和加载框架的顶部，且上承压板上的导轨沿Z轴方向设置，加载框架顶部上的导轨沿X轴方向设置，2个滑块分别滑动安装在2个导轨上，2个滑块通过连接杆相连。
[0010]进一步，所述连接杆上设有压力传感器，所述升降台上设有位置传感器。
[0011]进一步，所述下承压板的后边缘处设有导向板条，所述上承压板的前边缘处设有导向板条，所述左承压板的下边缘处设有导向板条，所述右承压板的上边缘处设有导向板条，所述前承压板的右边缘处设有导向板条，所述后承压板的左边缘处设有导向板条。
[0012]进一步，所述左承压板的高度大于所述右承压板、后承压板的高度，所述前承压板的高度大于所述右承压板、后承压板的高度。
[0013]进一步，所述加载框架包括2个倒U形支架，其中一个所述支架的两个端部分别固定在所述底座左侧边缘、右侧边缘的中间位置，另一个所述支架的两个端部分别固定在所述底座前侧边缘、后侧边缘处的中间位置。
[0014]本发明所达到的有益技术效果:
本发明通过六个承压板的设置解决了相邻两个加载面的互相妨碍的问题;且承压板上设有连接装置，试样各边的尺寸可任意变换，适应了多种规模试样的加载，突破了以往一套加载系统对应一种试样的弊端，实现了加载系统的多用途，并且，试样受力均匀，消除了边角处的零压力现象和加载板端部的应力集中；试样压缩量无限制，可方便施加任何预定应力，尤其适用于土、泥岩等软弱材料的真三维试验;试样加载过程中主应力方向可任意调换，有利于模拟复杂的深部地应力状态；导轨的运用，可以使承压板自由滑动，大大降低摩擦力，在试验过程中保持90度，保持试样规整;本发明加载功能多，既可进行真三维试验，也可进行平面应变试验，且发明设计巧妙，装置新颖，结构简单，制作方便。
【附图说明】
[0015]图1本发明主视结构示意图；
图2本发明右视结构不意图；
图3本发明俯视结构示意图；
图4本发明之加载箱结构示意图。
[0016]其中:I加载框架;2导轨;3活塞式液压缸;4压力传感器;5连接杆;6位移传感器;7上承压板;8下承压板;9左承压板；10右承压板；11前承压板；12后承压板；13升降台；14轴向加压设备;15底座;16螺栓;17滑块。
【具体实施方式】
[0017]为了能更好的了解本发明的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将本发明的附图结合实施例进行更详细的说明。
[0018]下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
[0019]如图1-4所示，本发明提供一种滑动式变尺寸刚性三轴仪，包括底座15、加载框架1、加载箱、升降台13和轴向加压设备14，所述加载框架I固定在所述底座15上，所述轴向加压设备14在所述底座15内，所述轴向加压设备14的输出轴与所述升降台13固定相连，所述加载箱固定在所述升降台13上，且所述加载箱置于所述加载框架I内；
所述加载箱包括上承压板7、下承压板8、左承压板9、右承压板10、前承压板11和后承压板12，所述上承压板7、下承压板8、左承压板9、右承压板10、前承压板11和后承压板12围成方形空间；所述下承压板8与所述升降台3固定相连，所述左承压板9和前承压板11均通过连接装置一与所述加载框架I相连，所述连接装置一滑动安装在所述左承压板9和前承压板11上，所述右承压板10和后承压板12通过连接装置二与所述加载框架I相连，所述连接装置二的一端滑动安装在所述右承压板10和后承压板12上，另一端滑动安装在所述加载框架I上，所述上承压板7通过连接装置三与所述加载框架I相连，所述连接装置三的两端分别与上承压板7和加载框架I滑动相连。
[0020]所述连接装置一包括设置在所述左承压板9或前承压板11板面上的导轨2、滑动安装在导轨2上的滑块17、以及连接滑块17和加载框架I的连接杆5，左承压板9上的导轨2沿X轴方向设置，前承压板11上的导轨2沿Z轴方向设置。