专利名称：岩土三轴试验外体变高精度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于岩土力学研究中三轴试验试验设备技术领域，具体涉及一 种能高精度测量大型岩土三轴试验外体变的试验装置。
背景技术：
三轴仪是岩土力学研究最常规最重要的实验设备之一。三轴试验是测定岩 土材料的抗剪强度、应力应变关系的一种试验。试验方法是对三轴压力室中的 圆柱形试样，分别施加围压(即小主压力^)和轴向应力q，测定不同应力状 态下试样轴向应变s,和体应变^，至试样破坏，求得试样抗剪强度和应力应变关 系。在进行非饱和试样试验时，只能通过测定压力室内水的体积变化(即外体 变法)间接求得土样的体积变形。目前对于三轴试验的外体变测量，还没有一 种合适的测试方法，尤其对于大型高压三轴试验。
在大型高压三轴试验中，很多情况需要准确测定三轴试验中试样的外体变， 即三轴压力室内的高压(最大压强高于3.0MPa)水体的体积变化。三轴压力室 内水的体积变化，可以通过一个独立的三轴压力室的气水转换室进行测量，气 水转换室与三轴压力室相连，假定水的体积不可压縮，根据气水转换室水的体 积变化，测定三轴压力室内水的体积变化，从而计算三轴试样的体积应变。满 足大型高压三轴试验要求的气水转换室重量达30kg以上，重量测量(换算为体 变)精度应达0.5g。目前国内外荷重传感器都难以达到这一精度要求。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种岩土 三轴试验外体变高精度测量装置，本装置的实际重量测量(换算为体变)精度 达O.lg。本实用新型的技术方案是岩土三轴试验外体变高精度测量装置由刚性的 平衡架支撑，平衡架顶端的连接轴穿套在铝质圆形转盘的中心孔中，钢丝绳中 部套接在铝质圆形转盘的盘沿上，钢丝绳一端与气水转换室相连接，另一端与 测量荷重的装置相连接。所述的测量荷重的装置是小量程荷重传感器或小量程 高精度电子天平。小量程高精度电子天平之上设置有小砝码托盘，钢丝绳末端 与小砝码托盘相连接，在小砝码托盘之上的钢丝绳上设置有砝码支撑架。钢丝 绳还与小量程荷重传感器相连接。所述的气水转换室的内腔中盛装高压水体， 其顶部设置有气压源连接口，其底部设置有三轴压力室连接口。
本实用新型设计思路新颖，结构简单，操作方便，测量精度高，能满足大 型高压三轴试验的要求，实际重量测量(换算为体变)精度达0.1g。
附图1是本实用新型一实施例结构示意附图2是某工程中的内体变、外体变与轴变的关系曲线。
附图中标记分述如下l一铝质圆形转盘；2—钢丝绳；3—砝码；4一托盘； 5—电子天平；6—气压源连接端；7—气水转换室；8—高压水体；9一与三轴压 力室连接端；IO—平衡架；11—转动轴；12—支撑架；13—小量程荷重传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的描述。本实用 新型的测量装置是通过平衡体系，采用小量程传感器(或天平)高精度的测量
大重量气水转换室7的高压水体8的重量变化，从而量测三轴试样的体积应变。 气水转换室7内的高压水体8的体积变化代表与之相连的三轴压力室内的试样 体积变化。本实用新型装置的用途为高精度地测量三轴试验过程中气水转换室7 的高压水体8的重量变化。根据三轴试验的精度要求，如果没有本实用新型的 测量装置，而采用荷重传感器(或天平)直接测量气水转换室7的高压水体8 重量变化，荷重传感器的相对精度应达到十万分之一，在目前技术条件下是十 分困难的。本实用新型的测量装置设计为一平衡体系，由平衡支架10支撑，其一端为需测试的样品即气水转换室7，另一端为测试样品重量变化的测量荷重的 装置，通过本平衡体系，可采用小量程传感器(或电子天平5)高精度的测量大
重量气水转换室7的高压水体8重量变化。本实用新型的方案将气水转换室7 和标准砝码3通过钢丝绳2置于铝质圆形转盘1的两侧，砝码3的下部置一小 量程高精度电子天平5，且通过增减砝码保证砝码总重^气水转换室重。现假设 圆形转盘1的转动阻力可以小到忽略不计，就很简单的通过砝码3和电子天平5 共同计量气水转换7的高压水体8重量变化。经检测，整个装置的精度主要取 决于天平的精度，整个装置的绝对重量精度可以达到0. lg。
附图2为应用本实用新型测量的某工程中的内体变、外体变与轴变的关系 曲线，可以看出内体变和外体变基本上重合在一起，由此证明，本实用新型的 装置在工程上是满足要求的。
权利要求1、一种岩土三轴试验外体变高精度测量装置，其特征在于本测量装置由刚性的平衡架(10)支撑，平衡架(10)顶端的连接轴(11)穿套在铝质圆形转盘(1)的中心孔中，钢丝绳(2)中部套接在铝质圆形转盘(1)的盘沿上，钢丝绳(2)一端与气水转换室(7)相连接，另一端与测量荷重的装置相连接。
2、 根据权利要求1所述的岩土三轴试验外体变高精度测量装置，其特征在 于所述的测量荷重的装置是小量程荷重传感器(13)或小量程高精度电子天 平(5)。
3、 根据权利要求2所述的岩土三轴试验外体变高精度测量装置，其特征在 于小量程高精度电子天平(5)之上设置有小砝码托盘(4)，钢丝绳(2)末 端与小砝码托盘(4)相连接，在小砝码托盘(4)之上的钢丝绳(2)上设置有 砝码支撑架(12)。
4、 根据权利要求3所述的岩土三轴试验外体变高精度测量装置，其特征在 于钢丝绳(2)还与小量程荷重传感器(13)相连接。
5、 根据权利要求1所述的岩土三轴试验外体变高精度测量装置，其特征在 于所述的气水转换室(7)的内腔中盛装高压水体(8)，其顶部设置有气压源 连接口 (6),其底部设置有三轴压力室连接口 (9)。
专利摘要本实用新型公开了一种岩土三轴试验外体变高精度测量装置，属于岩土力学研究中三轴试验试验设备技术领域。岩土三轴试验外体变高精度测量装置含有气水转换室，本测量装置由刚性的平衡架支撑，平衡架顶端的转动轴穿套在铝质圆形转盘的中心孔中，钢丝绳中部套接在铝质圆形转盘的盘沿上，钢丝绳一端与气水转换室相连接，另一端与小量程荷重传感器或小量程高精度电子天平相连接。与小量程高精度电子天平相连接的钢丝绳末端设置有小砝码托盘，在小砝码托盘之上的钢丝绳上设置有砝码支撑架。本实用新型设计思路新颖，结构简单，操作方便，测量精度高，能满足大型高压三轴试验的要求，实际重量测量(换算为体变)精度达0.1g。
文档编号G01F22/02GK201429442SQ200920087180
公开日2010年3月24日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者丁红顺, 姜景山, 孔宪勇, 左永振, 程展林 申请人:长江水利委员会长江科学院