一种带有TDR量测装置的三轴仪的制作方法

本实用新型属于土工试验技术领域，涉及一种三轴仪，尤其涉及一种带有TDR量测装置的三轴仪。

背景技术：

土工试验中非饱和土的研究主要困难在于测试土样的饱和度，而目前针对土样饱和度的测试的工具很少，一直困扰着室内实验的发展。众所周知，自然界中陆上表面土大都以非饱和的状态存在，而非饱和状态下的力学参数是进行工程设计与建设的必不可少的物理量，然而在实验中很难测试土样的饱和度，因此就不能建立饱和度和参数之间的关系，给工程设计和建设带来很大的困难。所以，试验中量测土体饱和度亟待解决。时域反射技术(Time-Domain Reflectometry，简称TDR)是一种对反射波进行分析的遥控测量技术，在遥控位置掌握被测量物件的参数状况，例如饱和度等。但在三轴试验中尚无通过TDR量测土样饱和度的先例。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有试验仪器不能精准测试土体饱和度的需要，进而提供了一种可实现土样饱和度的精准量测的带有TDR量测装置的三轴仪。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带有TDR量测装置的三轴仪，包括承台、升降装置、基座以及外圧力室；升降装置设置在承台上；外圧力室设置在基座上；其特征在于：所述带有TDR量测装置的三轴仪还包括试样底座、高进气值陶土板、TDR传感器、铜质圆环透水石、TDR信号线、试样帽以及TDR控制器；所述试样底座以及试样帽分别设置在铜质圆环透水石的底部及顶部；所述TDR传感器以及高进气值陶土板自上而下依次设置在铜质圆环透水石内部；待测土样环绕设置在TDR传感器外部；所述TDR控制器置于外圧力室外壁上；所述TDR传感器通过TDR信号线与TDR控制器相连；所述基座固定设置在承台上；所述试样底座置于升降装置上并随升降装置同步升降。

作为优选，本实用新型所采用的试样底座(22)上设置有顶帽TDR信号线穿出螺栓、顶帽TDR信号线穿出孔、底部TDR信号线穿出螺栓以及螺栓；所述试样底座通过螺栓固定在升降装置上并随升降装置同步升降；所述TDR信号线包括顶部TDR信号线以及底部TDR信号线；所述底部TDR信号线通过底部TDR信号线穿出螺栓后与设置在外圧力室外壁上的TDR控制器相连；所述顶部TDR信号线依次经过顶帽TDR信号线穿出孔以及顶帽TDR信号线穿出螺栓后与设置在外圧力室外壁上的TDR控制器相连。

作为优选，本实用新型所采用的试样帽上还设置有与铜质圆环透水石内部相贯通的顶帽尼龙管；所述试样底座上还设置有反压孔以及与反压孔相贯通的反压弯通卡套螺栓；所述顶帽尼龙管接入反压孔中。

作为优选，本实用新型所采用的外圧力室包括外压力罩、外压力室顶盖、外压力室固定螺杆、十二通道环、进气尼龙管以及外压力室进水孔；所述外压力罩以及十二通道环自上而下依次设置在基座上；所述外压力室顶盖置于外压力罩顶部并通过外压力室固定螺杆与十二通道环固定连接；所述外压力室顶盖、外压力罩、十二通道环以及基座构成中空的筒体结构；所述外压力室顶盖上设置有进气尼龙管；所述十二通道环的侧壁上设置有外压力室进水孔；所述进气尼龙管以及外压力室进水孔分别与中空的筒体结构内部相贯通；所述TDR控制器设置在十二通道环外壁上；所述TDR信号线穿过十二通道环后与TDR控制器相连。

作为优选，本实用新型所采用的十二通道环上设置有密封螺栓；所述TDR信号线穿过十二通道环上的密封螺栓与TDR控制器相连。

作为优选，本实用新型所采用的升降装置包括活塞杆、活塞运动室以及承压水进水孔；所述活塞杆置于活塞运动室中并在活塞运动室的内壁上自如移动；所述活塞杆将活塞运动室自上而下分成两个部分；所述活塞运动室的底部开设有与活塞运动室下边部分相贯通的承压水进水孔。

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TDR量测装置的三轴仪，包括承台、升降装置、基座以及外圧力室；升降装置设置在承台上；外圧力室设置在基座上；带有TDR量测装置的三轴仪还包括试样底座、高进气值陶土板、TDR传感器、铜质圆环透水石、TDR信号线、试样帽以及TDR控制器；试样底座以及试样帽分别设置在铜质圆环透水石的底部及顶部；TDR传感器以及高进气值陶土板自上而下依次设置在铜质圆环透水石内部；待测土样环绕设置在TDR传感器外部；TDR控制器置于外圧力室外壁上；TDR传感器通过TDR信号线与TDR控制器相连；试样底座以及基座均置于升降装置上并随升降装置同步升降。本实用新型公开了一种带有TDR量测装置的三轴仪，通过安装试样底座和样帽上的TDR传感器，连接在外部的控制器上，实现土样饱和度的精准量测，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带有TDR量测装置的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-TDR信号线；6-土样；7-TDR传感器；8-密封螺栓；9-高进气值陶土板；10-竖向位移传感器；11-升降台；12-承压水；13-承台；14-进气尼龙管；15-外压力室固定螺杆；16-围压孔；17-外压力罩；18-顶帽尼龙管；19-试样帽；20-铜质圆环透水石；21-TDR控制器；22-试样底座；23-十二通道环；24-外压力室进水孔；25-基座；26-承压水进水孔；27-反压孔；28-反压弯通卡套螺栓；29-底部TDR信号线穿出螺栓；30-顶帽TDR信号线穿出螺栓；31-螺栓；32-顶帽TDR信号线穿出孔，33-外压力室水。

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2，一种带有TDR量测装置的三轴仪，包括承台13、升降装置、基座25以及外圧力室；升降装置设置在承台13上；外圧力室设置在基座25上；该带有TDR量测装置的三轴仪还包括试样底座22、高进气值陶土板9、TDR传感器7、铜质圆环透水石20、TDR信号线5、试样帽19以及TDR控制器21；试样底座22以及试样帽19分别设置在铜质圆环透水石20的底部及顶部；TDR传感器7以及高进气值陶土板9自上而下依次设置在铜质圆环透水石20内部；待测土样6环绕设置在TDR传感器7外部；TDR控制器21置于外圧力室外壁上；TDR传感器7通过TDR信号线5与TDR控制器21相连；基座25固定设置在承台13上；试样底座22置于升降装置上并随升降装置同步升降。

试样底座22上设置有顶帽TDR信号线穿出螺栓30、顶帽TDR信号线穿出孔32、底部TDR信号线穿出螺栓29以及螺栓31；试样底座22通过螺栓31固定在升降装置上并随升降装置同步升降；TDR信号线5包括顶部TDR信号线以及底部TDR信号线；底部TDR信号线通过底部TDR信号线穿出螺栓29后与设置在外圧力室外壁上的TDR控制器21相连；顶部TDR信号线依次经过顶帽TDR信号线穿出孔32以及顶帽TDR信号线穿出螺栓30后与设置在外圧力室外壁上的TDR控制器21相连。

试样帽19上还设置有与铜质圆环透水石20内部相贯通的顶帽尼龙管18；试样底座22上还设置有反压孔27以及与反压孔27相贯通的反压弯通卡套螺栓28；顶帽尼龙管18接入反压孔27中。

外圧力室包括外压力罩17、外压力室顶盖3、外压力室固定螺杆15、十二通道环23、进气尼龙管14以及外压力室进水孔24；外压力罩17以及十二通道环23自上而下依次设置在基座25上；外压力室顶盖3置于外压力罩17顶部并通过外压力室固定螺杆15与十二通道环23固定连接；外压力室顶盖3、外压力罩17、十二通道环23以及基座25构成中空的筒体结构；外压力室顶盖3上设置有进气尼龙管14；十二通道环23的侧壁上设置有外压力室进水孔24；进气尼龙管14以及外压力室进水孔24分别与中空的筒体结构内部相贯通；TDR控制器21设置在十二通道环23外壁上；TDR信号线5穿过十二通道环23后与TDR控制器21相连。

十二通道环23上设置有密封螺栓8；TDR信号线5穿过十二通道环23上的密封螺栓8与TDR控制器21相连。

升降装置包括活塞杆、活塞运动室以及承压水进水孔26；活塞杆置于活塞运动室中并在活塞运动室的内壁上自如移动；活塞杆将活塞运动室自上而下分成两个部分；活塞运动室的底部开设有与活塞运动室下边部分相贯通的承压水进水孔26。

本实用新型提供了一种带有TDR量测装置的三轴仪，包括固定螺栓2、外压力室顶盖3、外压力室固定螺杆15、外压力罩17、基座25、承台13、螺栓31。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17上，通过外压力室固定螺杆15密封，基座25位于升降台11上，承台13位于最底部。

压力控制系统包括外压力室水33、进气尼龙管14、围压孔16、外压力室进水孔24、升降台11、承压水12、承压水进水孔26，进气尼龙管14连接在围压孔16上，围压孔16位于外压力室顶盖3上，外压力室水33是通过外压力室进水孔24加水，承压水12是通过承压水进水孔26进水或吸水控制升降台11的升降。

TDR测试系统包括TDR信号线5、TDR传感器7、试样帽19、高进气值陶土板9、顶帽尼龙管18、铜质圆环透水石20、试样底座22、试样、反压孔27、反压弯通卡套螺栓28、底部TDR信号线穿出螺栓29、顶帽TDR信号线穿出螺栓30、顶帽TDR信号线穿出孔32，试样底座22位于升降台11上，通过螺栓31固定，TDR传感器7位于试样底座22和试样帽19中心，底部TDR信号线通过底部TDR信号线穿出螺栓29经由十二通道环23的密固螺栓8穿出，TDR信号线5经由顶帽TDR信号线穿出孔32从顶帽TDR信号线穿出螺栓30穿出，穿过十二通道环23的密固螺栓8连接到外面，连接在TDR控制器21上，高进气值陶土板9位于试样底座22上部并环绕于TDR传感器7周围，铜质圆环透水石20围绕在TDR传感器7周边，土样6位于铜质圆环透水石20之间，顶帽尼龙管18通过试样底座22上的反压孔27，经由反压弯通卡套螺栓28，从十二通道环23的密固螺栓8穿出。

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10，轴向荷载传感器4和活塞螺旋杆1相连，竖向位移传感器10固定在基座25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。