一种带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪的制作方法

本实用新型属于土工试验技术领域，涉及一种土工试验仪器，尤其涉及一种带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪。

背景技术：

土工试验中开展的三轴试验往往都是在常温下进行的，而在某些工程中，温度是影响岩土介质性质不可忽略的重要因素，如：冻土、高放核废料处置、水合物等，需要开展温度可控的土工三轴试验。对于温控的三轴仪，已有一些研究，如：冻土循环三轴仪，但无法应用于高温环境；而在三轴仪压力室内安装电热板仅能实现温度升高的情况，又不能做低温状态下的实验；中国专利201510064941公开了一种温控式冷热循环非饱和土三轴仪，它是在VJ非饱和土三轴仪基础上改造完成的，可以进行冷热循环，实现高温和低温下的土体三轴剪切实验；但试样在剪切过程中，用于量测试样体积变化的内压力室会随温度变化而发生热胀冷缩现象，从而导致体变量测出现很大的误差，这一点在试验中已经得到验证。同时，以上这些温控三轴仪均只能进行温控条件下的土样剪切试验，而不能进行土样实时波速(含纵波、横波)的量测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有试验仪器在温控条件下不能精密测量土样体变的问题，同时可以完成实时的土样实时波速(含纵波、横波)的测试，提供了一种带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪，包括试样底座以及设置在试样底座上的内压力室，所述内压力室顶部设置有内压力室顶盖，所述内压力室顶盖与试样底座之间设置有试样帽；其特征在于：所述带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪还包括设置在内压力室上的温度控制装置以及设置在试样帽与试样底座之间的弯曲元测试系统。

作为优选，本实用新型所采用的温度控制装置包括三通卡套接头、内压力室内壁螺旋铜管、冷热循环尼龙管以及内压力室外壁螺旋铜管；所述三通卡套接头设置在内压力室顶盖上；所述内压力室内壁螺旋铜管以及内压力室外壁螺旋铜管分别以螺旋的方式缠绕在内压力室的内壁以及内压力室的外壁；所述内压力室内壁螺旋铜管、内压力室外壁螺旋铜管以及冷热循环尼龙管分别与三通卡套接头相连。

作为优选，本实用新型所采用的内压力室顶盖上还设置有内压力室内壁螺旋铜管穿出孔；所述内压力室内壁螺旋铜管穿过内压力室内壁螺旋铜管穿出孔后与三通卡套接头相连。

作为优选，本实用新型所采用的内压力室顶盖上还设置有温度传感器孔；所述温度传感器孔内设置有温度传感器。

作为优选，本实用新型所采用的弯曲元测试系统包括弯曲元信号线以及设置在试样底座以及试样帽之间的弯曲元；所述弯曲元信号线包括底部弯曲元信号线以及顶部弯曲元信号线；所述弯曲元分别与底部弯曲元信号线以及顶部弯曲元信号线相连；所述底部弯曲元信号线以及顶部弯曲元信号线分别从试样底座以及试样帽中穿出。

作为优选，本实用新型所采用的试样底座上设置有顶帽弯曲元信号线穿出孔、顶帽弯曲元信号线穿出螺栓以及底部弯曲元信号线穿出螺栓；所述顶帽弯曲元信号线穿出孔与顶帽弯曲元信号线穿出螺栓相贯通；所述底部弯曲元信号线通过底部弯曲元信号线穿出螺栓后穿出；所述顶部弯曲元信号线穿过试样帽后经由设置在试样底座上的顶帽弯曲元信号线穿出孔以及顶帽弯曲元信号线穿出螺栓穿出。

作为优选，本实用新型所采用的内压力室通过一道或多道O型圈固定设置在试样底座上。

作为优选，本实用新型所采用的带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪还包括设置在内压力室内部的精密体变量测系统；所述精密体变量测系统包括设置在内压力室外部的差压传感器、设置在内压力室顶盖上的体变参照筒以及开设在内压力室侧壁上的内压力室尼龙管；所述内压力室内部填充有内压力室水；所述体变参照筒内填充体变参照筒水；所述体变参照筒水以及内压力室水分别通过内压力室尼龙管接入差压传感器。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

本实用新型提供的一种带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪，通过在内压力室上直接安装螺旋铜管的方式，实现了温度调控和体变精准量测，同时在试样底座上增加了弯曲元测试系统，增加了仪器的功能，实现了三轴土样在变温条件下的精密体变量测和实时波速测量，该装置原理明确，拆装快捷，操作简便，数据精准。

附图说明

图1是本实用新型所提供的温控式三轴仪的剖面结构示意图；

图2是本实用新型所采用的试样底座的平面结构示意图；

图3是本实用新型所采用的内压力室顶部的平面结构示意图；

图4是本实用新型所采用的内压力室的剖面结构示意图；

图5是本实用新型所提供的温控式三轴仪的外部连接示意图；

图中：

1-活塞螺旋杆；2-固定螺栓；3-外压力室顶盖；4-轴向荷载传感器；5-三通卡套接头；6-内压力室；7-外压力室水；8-弯曲元信号线；9-内压力室内壁螺旋铜管；10-弯曲元；11-密封螺栓；12-高进气值陶土板；13-竖向位移传感器；14-升降台；15-承压水；16-承台；17-进气尼龙管；18-外压力室固定螺杆；19-围压孔；20-外压力罩；21-冷热循环尼龙管；22-内压力室水；23-内压力室外壁螺旋铜管；24-顶帽尼龙管；25-试样帽；26-铜质圆环透水石；27-O型圈；28-差压传感器；29-试样底座；30-十二通道环；31-外压力室进水孔；32-基座；33-承压水进水孔；34-试样；35-反压孔；36-反压弯通卡套螺栓；37-底部弯曲元信号线穿出螺栓；38-顶帽弯曲元信号线穿出螺栓；39-螺栓；40-内压力室进水弯通卡套螺栓；41-内压力室进水孔；42-内压力室内壁螺旋铜管穿出孔；43-顶帽弯曲元信号线穿出孔；44-体变参照筒；45-温度传感器；46-温度传感器孔；47-内压室尼龙管。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图5，本实用新型提供了一种带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪，与传统的三轴仪相同的是：

本实用新型所提供的带有弯曲元和精密体变量测的温控式三轴仪包括三轴压力室、压力控制系统以及数据量测系统；

与传统的三轴仪所不同的是：

本实用新型还特意增加了温度控制系统、弯曲元测试系统以及精密体变量测系统；本实用新型通过在内压力室上直接安装螺旋铜管的方式，实现了温度调控和体变精准量测，同时在非饱和底座上安装了弯曲元测量系统，增加了仪器的使用功能，实现了土样在变温情况下的体变量测和波速实时测量。该装置原理明确，拆装快捷，操作简便，数据精准。

其中：

温度控制系统包括循环水浴装置、三通卡套接头5、内压力室内壁螺旋铜管9、密封螺栓11、冷热循环尼龙管21、内压力室外壁螺旋铜管23、十二通道环30、内压力室内壁螺旋铜管穿出孔42，温度传感器45，温度传感器孔46，内压力室内壁螺旋铜管9紧贴内压力室6，从内压力室内壁螺旋铜管穿出孔42穿出，接在三通卡套接头5上，内压力室外壁螺旋铜管23同样接在三通卡套接头5上，三通卡套接头5剩余的一个接头接冷热循环尼龙管21，冷热循环尼龙管21通过密封螺栓11经由十二通道环30穿出，接在循环水浴装置上，温度传感器45插在内压力室6的温度传感器孔46内，量测内压力室水22的温度。内压力室内壁螺旋铜管9以及内压力室外壁螺旋铜管23分别以螺旋的方式缠绕在内压力室6的内壁以及内压力室6的外壁；内压力室内壁螺旋铜管9、内压力室外壁螺旋铜管23以及冷热循环尼龙管21分别与三通卡套接头5相连；基座32外部套装有十二通道环30；外压力室顶盖3通过外压力室固定螺杆18与十二通道环30相连；十二通道环30中设置有密封螺栓11；冷热循环尼龙管21通过密封螺栓11与循环水浴装置相连；内压力室6顶部设置有体变参照筒44、内压力室内壁螺旋铜管穿出孔42以及温度传感器孔46，温度传感器孔46内设置有温度传感器45；内压力室内壁螺旋铜管9通过内压力室内壁螺旋铜管穿出孔42接入三通卡套接头5。

弯曲元测试系统包括弯曲元信号线8、弯曲元10、试样帽25、高进气值陶土板12、顶帽尼龙管24、铜质圆环透水石26、试样底座29、试样34、反压孔35、反压弯通卡套螺栓36、底部弯曲元信号线穿出螺栓37、顶帽弯曲元信号线穿出螺栓38、螺栓39、顶帽弯曲元信号线穿出孔43，试样底座29位于升降台14上，通过螺栓39固定，弯曲元10位于试样底座29和试样帽25中心，弯曲元信号线8通过底部弯曲元信号线穿出螺栓37经由十二通道环30穿出，弯曲元信号线8经由顶帽弯曲元信号线穿出孔43从顶帽弯曲元信号线穿出螺栓38穿出，穿过十二通道环30连接到外面，高进气值陶土板12位于试样底座29弯曲元10周围，铜质圆环透水石26围绕在弯曲元10周边，试样34位于圆环透水石26之间，顶帽尼龙管24通过试样底座29上的反压孔35，经由反压弯通卡套螺栓36，从十二通道环30穿出。

精密体变量测系统包括内压力室6、内压力室水22、O型圈27、差压传感器28、内压力室进水弯通卡套螺栓40、内压力室进水孔41、体变参照筒44，内压力室6通过O型圈27和试样底座29密封，内压力室水22通过内压力室进水孔41进入，内压力室进水孔41位于试样底座29内，通过内压力室进水弯通卡套螺栓40接出，经由十二通道环30穿出，内压力室水22和内压力室尼龙管47；体变参照筒44内充填有体变参照筒水；体变参照筒水与内压力室水22通过内压力室尼龙管47经由十二通道环30穿出，并与外部差压传感器28相连；当试样34体积发生变化，导致内压力室水22液面的升或降，差压传感器28以体变参照筒水为参照，反算试样34体积，以达到精确测量试样34体积变化的要求。试样底座29上设置有内压力室进水孔41以及内压力室进水弯通卡套螺栓40；内压力室6内部设置有内部空腔；内部空腔中填充有内压力室水22；内压力室进水孔41通过内部空腔与内压力室进水弯通卡套螺栓40相连通；内压力室进水弯通卡套螺栓40经由十二通道环30后穿出。

另外的三轴压力室、压力控制系统以及数据量测系统均与现有技术相同，本实用新型再次重述：

三轴压力室包括固定螺栓2、外压力室顶盖3、外压力室固定螺杆18、外压力罩20、基座32、承台16。固定螺栓2紧靠活塞螺旋杆1，外压力室顶盖3压在外压力罩20上，通过外压力室固定螺杆18密封，基座32位于升降台14上，承台16位于最底部。基座32通过升降台14设置在承台16上并与升降台14同步升降运动；外压力罩20设置在基座32上并与基座32同轴；外压力罩20、基座32以及外压力室顶盖3之间形成筒状空腔；外压力室顶盖3设置在外压力罩20顶部；外压力室顶盖3通过外压力室固定螺杆18与基座32相连。

压力控制系统包括外压力室水7、进气尼龙管17、围压孔19、外压力室进水孔31、升降台14、承压水15、承压水进水孔33，进气尼龙管17连接在围压孔19上，围压孔19位于外压力室顶盖3上，外压力室水7是通过外压力室进水孔31加水，承压水15是通过承压水进水孔33进水或吸水控制升降台14的升降。外压力室顶盖3上设置有围压孔19；进气尼龙管17通过围压孔19与筒状空腔相贯通；基座32上设置有与筒状空腔相贯通的外压力室进水孔31；筒状空腔内部填充有外压力室水7；承台16与升降台14之间设置有第二空腔；第二空腔上设置有承压水进水孔33；第二空腔中填充有承压水15；承压水15通过承压水进水孔33的进水或吸水驱动升降台14升降。

数据量测系统包括：活塞螺旋杆1、轴向荷载传感器4、竖向位移传感器13，轴向荷载传感器4和活塞螺旋杆1相连，竖向位移传感器13固定在基座32上。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。