一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，属于岩土工程中的试验仪器领域，目的是提供一种在稳定的围压下进行三轴试验的三轴仪。包括固结仪支撑平台，在所述固结仪支撑平台上放置有压力室罩；在固结仪支撑平台上安装有对试样加轴向压力的加轴压装置；包括与压力室罩相连的对试样加围压的加围压装置；所述加围压装置包括水箱和导管，所述水箱所处位置高于压力室罩，所述导管一端与水箱相连通，另一端与压力室罩相连通。该一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪避免外力条件的改变对围压造成影响，能够长时间提供稳定的围压。
【专利说明】
一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪
技术领域
[0001]本实用新型属于岩土工程中的试验仪器领域，具体的是一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪。
【背景技术】
[0002]三轴试验是在向试样的三个方向施加应力的条件下，研究土的变形，直至试样出现破坏全过程的试验。由于三轴试验既能测定土的变形参数，又能测定强度参数，并且有着明确的边界条件，因此三轴试验在土性分析和工程实践中都有着重要而广泛的应用。三轴试验仪按照试样受力类型可分为应变控制式三轴仪和应力控制式三轴仪两种，应变控制式三轴仪是以一定的剪切速率对试样进行剪切，而应力控制式三轴仪是以恒定的荷载对试样进行剪切。
[0003]目前，常规三轴仪是指应变控制式的三轴仪，一般土工试验室中都配有该种仪器，其工作原理是，装有伺服马达的基座螺旋传动压力室，从压力室底座向试样施加轴向力；围压加载装置通过外部空气压缩机提供一定压力的空气，经由调压阀控制输出空气的压力值以间接控制与输出空气相通的压力室的围压大小。而应力控制式三轴仪的原理虽然明确，即通过施加恒定的荷载对试样剪切，但是由于其应用范围较小，不同的学者针对自己的需要制作了不同的应力控制式三轴仪，并没有很统一的应力控制式三轴仪，并且存在各种缺陷。
[0004]现今，随着经济建设的发展，人们越来越重视土体变形的时间效应问题，也就是研究在一个较长的时期内、在荷载保持恒定的条件下，土体变形随时间的变化规律。常规的应变控制式三轴仪不能满足蠕变试验的要求，而应力控制式三轴仪能够提供恒定的荷载，通过应力控制式三轴仪进行蠕变试验是研究土体变形时间效应问题的较好的试验方法，因此有必要提供一种完善的应力控制式三轴仪。而目前，常规的加围压方式为通过外部空气压缩机向压力室内提供一定压力的空气，经由调压阀控制压力室的围压大小。然而，在长时间试验条件下，调压阀工作性能下降，引起围压波动。
[0005]周秋娟在《应力控制式三轴仪的改装及应用》中提出了一种利用KO固结仪和常规三轴仪改装而成的应力控制式三轴仪，其方法是，采用KO固结仪的加荷系统，然后结合常规三轴仪的压力室和排水系统组合出一套应力控制式三轴仪，但这种方法采用上述常规的加围压方式提供围压，在较长的试验时间内调压阀的工作性能可能下降，输出的围压随之出现波动，最终影响试验结果。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，其在稳定的围压下进行三轴试验。
[0007]本实用新型采用的技术方案是:一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，包括固结仪支撑平台，在所述固结仪支撑平台上放置有压力室罩;在固结仪支撑平台上安装有对试样加轴向压力的加轴压装置;包括与压力室罩相连的对试样加围压的加围压装置;所述加围压装置包括水箱和导管，所述水箱所处位置高于压力室罩，所述导管一端与水箱相连通，另一端与压力室罩相连通。
[0008]进一步的，包括水压表，所述水压表安装于导管，且所述水压表的安装位置与放置于压力室罩内的试样的中心处于同一高度。
[0009]进一步的，所述加轴压装置包括传力螺栓、位于固结仪支撑平台下方的固结仪横梁和连接杆，所述连接杆一端与固结仪支撑平台相连，另一端沿竖直方向与固结仪横梁滑动配合;在固结仪横梁上安装有传力立柱，所述传力螺栓一端通过连接件与传力立柱相连，另一端位于压力室罩的压力腔内，且传力螺栓位于试样的正上方;包括安装于固结仪横梁的砝码装置。
[0010]进一步的，所述传力立柱有两根，所述连接件为两端分别与传力立柱相连的上横梁，所述传力螺栓与上横梁螺纹配合。
[0011]进一步的，在固结仪横梁的两端均可拆卸连接有咬合耳帽，所述传力立柱与咬合耳帽螺栓连接。
[0012]进一步的，还包括位于压力室罩内的活塞，所述活塞上设有与传力螺栓适配的凹槽。
[0013]本实用新型的有益效果是:该一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，导管一端与水箱相连通，另一端与压力室罩相连通，水箱所处位置高于压力室罩，水箱里的水不需要借助外力能自然流入压力室罩的压力腔，充满整个压力腔，避免外力条件的改变对围压造成影响，能够长时间提供稳定的围压。且传力立柱与固结仪横梁两端的咬合耳帽螺栓连接，可以方便地调整传力立柱间的距离，以安装各种尺寸的压力室罩，提高了现有仪器的使用效率。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型主视图。
[0015]图2为图1左视图。
[0016]图中，固结仪支撑平台1、压力室罩2、试样3、水箱4、水压表5、传力螺栓6、固结仪横梁7、连接杆8、传力立柱9、活塞10、砝码装置11、上横梁12、凹槽13、咬合耳帽14、导管15。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明如下:
[0018]如图1和图2所示，一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，包括固结仪支撑平台1，在所述固结仪支撑平台I上放置有压力室罩2;在固结仪支撑平台I上安装有对试样3加轴向压力的加轴压装置;包括与压力室罩2相连的对试样3加围压的加围压装置;所述加围压装置包括水箱4和导管15，所述水箱4所处位置高于压力室罩2，所述导管15—端与水箱4相连通，另一端与压力室罩2相连通。
[0019]加轴压装置用于给试样3施加轴向的压力。水箱4用于向压力室罩2充满水，通过水压来提供围压，因此，所述导管15—端与水箱4相连通，另一端与压力室罩2相连通，从而将水箱4与压力室罩2的压力腔连通，而所述水箱4所处位置高于压力室罩2，使水箱4里的水不需要借助外力能自然流入压力室罩2的压力腔，避免外力条件的改变对围压造成影响，能够长时间提供稳定的围压。
[0020]为了测量围压的大小，监测围压的变化情况，以便及时对围压的变化进行调控，减小围压对实验结构的影响，作为优选，包括水压表5，所述水压表5安装于导管15，且所述水压表5的安装位置与放置于压力室罩2内的试样3的中心处于同一高度。水压表5的安装位置与试样3的中心处于同一高度，这样，试样3中心的水压与水压表5测得的水压值是相等的，从而可以测得试样3的围压。
[0021 ]在上述实施方式中，加轴压装置可以为气缸，气缸的活塞杆在竖直方向上对中试样3，活塞杆伸长，实现对试样3加轴向压力。但是，该种方式加轴压，不稳定，容易出现晃动。作为优选，所述加轴压装置包括传力螺栓6、位于固结仪支撑平台I下方的固结仪横梁7和连接杆8，所述连接杆8—端与固结仪支撑平台I相连，另一端沿竖直方向与固结仪横梁7滑动配合;在固结仪横梁7上安装有传力立柱9，所述传力螺栓6—端通过连接件与传力立柱9相连，另一端位于压力室罩2的压力腔内，且传力螺栓6位于试样3的正上方;包括安装于固结仪横梁7的砝码装置11。
[0022]传力立柱9可以为一根，但是，通过一根传力立柱9支撑传力螺栓6，传力螺栓6易晃动，造成施加的轴向压力不平稳，作为优选，所述传力立柱9有两根，所述连接件为两端分别与传力立柱9相连的上横梁12，所述传力螺栓6与上横梁12螺纹配合。
[0023]优选的，在固结仪横梁7的两端均可拆卸连接有咬合耳帽14，所述传力立柱9与咬合耳帽14螺栓连接。固结仪横梁7的两端均可拆卸连接有咬合耳帽14，那么，可以通过不同尺寸的咬合耳帽14来调整传力立柱9间的距离，以安装各种尺寸的压力室罩2，而固结仪横梁7与咬合耳帽14可拆卸连接，如咬合耳帽14为开有矩形槽的矩形块，固结仪横梁7的端部卡在咬合耳帽14的矩形槽中，通过紧固螺栓连接咬合耳帽14和固结仪横梁7。这样，本实用新型在不破坏现有仪器的情况下，提供了一种应力控制式三轴流变仪，试验完成后，可方便地恢复成固结仪。试验完成后，可方便地恢复成固结仪，使得在不破坏现有仪器的情况下，提供了一种应力控制式三轴流变仪，提高了现有仪器的使用效率。
[0024]优选的，还包括位于压力室罩2内的活塞10，所述活塞10上设有与传力螺栓6适配的凹槽13。传力螺栓6直接作用于活塞10，活塞10将压力传递到试样3，由于活塞10与试样3的接触面积大，从而降低了试样3局部损坏的概率。而凹槽13用于定位传力螺栓6，避免螺杆6在活塞1端面打滑。
【主权项】
1.一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，其特征在于:包括固结仪支撑平台(I)，在所述固结仪支撑平台(I)上放置有压力室罩(2);在固结仪支撑平台(I)上安装有对试样(3)加轴向压力的加轴压装置;包括与压力室罩(2)相连的对试样(3)加围压的加围压装置；所述加围压装置包括水箱(4)和导管(15)，所述水箱(4)所处位置高于压力室罩(2)，所述导管(15)—端与水箱(4)相连通，另一端与压力室罩(2)相连通。2.如权利要求1所述的一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，其特征在于:包括水压表(5)，所述水压表(5)安装于导管(15)，且所述水压表(5)的安装位置与放置于压力室罩(2)内的试样(3)的中心处于同一高度。3.如权利要求1或2所述的一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，其特征在于:所述加轴压装置包括传力螺栓(6)、位于固结仪支撑平台(I)下方的固结仪横梁(7)和连接杆(8)，所述连接杆(8) —端与固结仪支撑平台(I)相连，另一端沿竖直方向与固结仪横梁(7)滑动配合;在固结仪横梁(7)上安装有传力立柱(9)，所述传力螺栓(6)—端通过连接件与传力立柱(9)相连，另一端位于压力室罩(2)的压力腔内，且传力螺栓(6)位于试样(3)的正上方;包括安装于固结仪横梁(7)的砝码装置(11)。4.如权利要求3所述的一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，其特征在于:所述传力立柱(9)有两根，所述连接件为两端分别与传力立柱(9)相连的上横梁(12)，所述传力螺栓(6)与上横梁(12)螺纹配合。5.如权利要求4所述的一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，其特征在于:在固结仪横梁(7)的两端均可拆卸连接有咬合耳帽(14)，所述传力立柱(9)与咬合耳帽(14)螺栓连接。6.如权利要求5所述的一种基于固结仪的水箱式应力控制三轴仪，其特征在于:还包括位于压力室罩(2)内的活塞(10)，所述活塞(10)上设有与传力螺栓(6)适配的凹槽(13)。
【文档编号】G01N3/12GK205620246SQ201620448013
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】侯振斌
【申请人】中国十九冶集团有限公司