一种用于松散砂土试样三轴试验的压力室的制作方法

本实用新型涉及岩土材料的三轴试验装置，尤其涉及适用于松散砂土三轴试验的压力室，属于岩土材料三轴试验技术领域。

背景技术：

三轴仪是土工试验的室内试验中不可或缺的仪器。其中压力室是三轴仪的重要组成部分，为试样提供安装空间，同时提供试验所需围压。三轴仪的压力室需要便于试样制作和安装，且具有一定的密封性。

由于砂雨法可以较好地模拟风载或水流沉积而成的天然砂土层，其成型试样与实际的天然砂层更为接近，因此，砂雨法是制作松散砂试样的经典方法，广泛用于模拟地震振动台试验和三轴试验中。然而，现有的三轴仪受限于压力室的固有构造，无法制作或安装松散程度大的试样，其主要原因是三轴仪的压力室多用于比较密实的砂土试样，因而结构比较简单，通常是由底座与压力罩构成的两单元结构，对制作和安装松散程度大的砂土试样没有做进一步考虑。而高质量松散砂试样安装就是要求在将松散砂试样置入压力室内、并处于微小压力下时，试样保持竖直状态。

采用现有的三轴仪压力室，装压力罩前需将对开模拆除，安装压力罩推杆调整到位后试样被略微抽真空，如果是松散程度高的砂样，此时的试样强度很低，难以保持直立状态，安装压力罩引起的微弱振动就能使试样发生不同程度的倾斜；而且在压力罩安装之后，处于倾斜状态的试样无法再调节，因而无法达到松散砂试样的高质量安装，直接影响松散砂试验的试验结果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于松散沙土三轴试验的压力室，能够实现松散砂土试样的的高质量制备成型和安装。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于松散沙土三轴试验的压力室，包括顶盖单元、有机玻璃罩单元和底座，

所述顶盖单元包括一圆形顶盖、数根可调节连杆和一圆形凸台，所述可调节连杆的一端与凸台螺接，另一端与顶盖螺接并穿出顶盖，所述顶盖的中心处具有孔洞，顶盖上安装有推杆重力平衡装置和推杆，所述推杆从孔洞内穿过，推杆的顶端与推杆重力平衡装置相连接，推杆的底部连接试样帽，所述凸台密封固接在底座上，凸台的中部开设有用于对开模拆卸的空心部分，所述顶盖的直径略小于凸台直径，

所述有机玻璃罩单元包括顶圈、底圈及安装在顶圈与底圈之间的柱形有机玻璃侧壁，所述顶圈密封安装在顶盖上，所述底圈密封安装在凸台上，所述顶圈的内径略小于底圈的内径。

进一步，所述推杆重力平衡装置包括十字支架，所述十字支架的左右两端分别安装有滑轮，两个滑轮上绕有钢丝绳，所述钢丝绳的一端连接平衡砝码，另一端连接推杆。通过推杆重力平衡装置，能够实现推杆与试样顶端的轻微接触，可使推杆停留在任何高度。

进一步，所述可调节连杆的数量为6个，围绕所述顶盖的中心轴对称分布。

进一步，为了使有机玻璃罩单元与顶盖单元连接稳固，所述顶盖的顶端安装有1个或1个以上的止推板，所述止推板的另一端抵压在顶圈上。

进一步，作为优选，所述底座的上表面开设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内安装有第一密封圈。

进一步，作为优选，所述凸台的侧壁开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内安装有第二密封圈。

进一步，作为优选，所述顶盖的周面开设有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽内安装有第三密封圈。

进一步，在试验过程中，为了临时限制推杆的移动，防止推杆位移，所述顶盖上安装有用于限制推杆移动的可调节卡环装置，所述可调节卡环装置包括卡环、旋钮以及固定在顶盖上的架杆。

本实用新型适用于松散沙土三轴试验的压力室适用于砂雨法制作松散砂土试样，其原理是：

砂雨法制作试样有两个要求，一是在承台的上方有足够的空间为砂雨降落提供条件，二是在承台的周边有足够的空间为对开模的安装和拆除提供条件。在本实用新型中，凸台中心能够用于安装支撑试样的承台，承台的上方有足够的空间为砂雨降落提供条件；凸台具有中空部分，可以为对开模的安装和拆卸提供足够的空间，满足了采用砂雨法制作松散砂土试样的两个条件。而且对开模的安装和拆卸都是在有机玻璃罩单元安置之前完成，不会出现对开模无法从密闭的压力室内无法拆卸的情况。

本实用新型还能用于实现高质量松散砂土试样的安装，其原理是：

高质量试样安装就是要求在将松散砂试样置入压力室内、并处于微小压力下时，试样保持竖直状态。使用本发明的压力室结构，在试样成型后，并拆除对开模后，由于有机玻璃罩单元尚未安装，因此可以调节调整使试样保持竖直状态，从而实现高质量的试样安装。

综上所述，本实用新型用于松散沙土三轴试验的压力室的有益效果是：

本实用新型将压力室有效地分为三个单元，并采用有效的连接方式将三个单元有机组合，得到一种适用于松散砂土三轴试验的压力室装置。采用本实用新型能够用于砂雨法制作松散砂土试样的制作和高质量的试样安装。本实用新型的压力室结构安全可靠、密封性能好、制作方便、成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的用于松散沙土三轴试验的压力室的结构示意图。

图2为本发明中可调节卡环装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。根据下面的说明，本实用新型的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，而不是全部的实施例。

结合图1所示，本发明的用于松散沙土三轴试验的压力室，包括顶盖单元、有机玻璃罩单元和底座。

所述顶盖单元包括一圆形顶盖11，6根围绕顶盖11中心轴对称分布的可调节连杆12和一圆形凸台15，所述可调节连杆12的一端与凸台15螺接，另一端与顶盖11螺接并穿出顶盖11。作为优选，顶盖11底面固设有与可调节连杆配合的导向螺栓12a，便于可调节连杆12的调节。所述顶盖11的中心处具有孔洞11a，顶盖11上安装有推杆重力平衡装置16和推杆51，所述推杆51从孔洞11a内穿过，推杆51的顶端与推杆重力平衡装置16相连接，推杆51的底部连接试样帽52。

参考图2，在试验过程中，为了临时限制推杆的移动，防止推杆位移，所述顶盖11上安装有可调节卡环装置11b，所述可调节卡环装置11b包括卡环11b-1、旋钮11b-2以及固定在顶盖11上的架杆11b-3，推杆51从卡环11b-1穿过，当推杆51调整到适当高度后，通过调节旋钮11b-2，使得卡环11b-1收缩或复位，将推杆51固定锁住或松开。

作为优选方案，所述推杆重力平衡装置16包括十字支架16a，所述十字支架16a的左右两端分别安装有滑轮16b，两个滑轮16b上绕有钢丝绳16c，所述钢丝绳16c的一端连接平衡砝码16d，另一端连接推杆51。通过推杆重力平衡装置，可使推杆停留在任何高度，能够实现推杆与试样顶端的轻微接触，使试样顶端处于微小压力下,满足试验要求。

所述底座31的上表面开设有第一环形凹槽43’，所述第一环形凹槽43’内安装有第一密封圈43，所述凸台15通过螺栓14连接固定在底座31上。凸台15的中部开设有用于对开模拆卸的空心部分15a，所述顶盖11的直径略小于凸台15的直径。

所述有机玻璃罩单元包括顶圈21、底圈23及安装在顶圈21与底圈23之间的柱形有机玻璃侧壁22。所述顶盖11的周面开设有第三环形凹槽41’，所述第三环形凹槽41’内安装有第三密封圈41，所述顶圈21密封套装在顶盖11的外周面上。所述凸台15的侧壁开设有第二环形凹槽42’，所述第二环形凹槽42’内安装有第二密封圈42，所述底圈23密封套装在凸台15的周面上。所述顶圈21的内径略小于底圈23的内径。

在上述结构中，顶盖11为推杆51和连杆12预留孔洞11a的密封问题不是本实用新型的核心内容，不作讨论。在上述各构件的共同作用下，孔洞11a处采用现有的密封技术，可以达到压力室的密封要求，形成密闭空间。

作为优选方案，为了使有机玻璃罩单元与顶盖单元连接稳固，所述顶盖11的顶端安装有止推板13，所述止推板13的另一端抵压在顶圈21上。止推板13的数量为1个或1个以上，优选成对安装，以顶盖11的圆心为对称中心，均匀分布在顶盖11的边缘处。

采用本实用新型进行松散砂土试样的安装方法，包括如下步骤：

s1、试样制作步骤：先将试样承台54安装在底座31中心，然后将底座31水平放置并放置透水石和滤纸，接着将橡皮膜55套在试样承台54的上端，在橡皮膜55的外围安装对开模，在对开模(图中未表示)的支撑配合下，采用砂雨法制作试样53。

s2、顶盖单元：试样53制作完成后，在对开模的支撑下试样53立于试样承台54之上，此时试样53周围被橡皮膜55包裹,在试样53顶端放置滤纸和透水石(图中均未表示)，保持试样53的直立状态，在底座放置第一密封圈43，通过凸台处的螺栓14，将凸台15密封安装在底座31上，接着安装顶盖11，调节推杆51使之处于最高位置，并使试样帽52正对试样53的顶端。

s3、对开模拆除步骤：调节试样的顶端的透水石，使之水平，调节推杆51的高度，使试样帽52接触试样53的顶端的透水石，将橡皮膜55的上端覆盖并紧贴试样帽52，接着将试样53略微抽真空(例如抽至-10kpa；抽真空所需管路采用现有技术，不是本发明的核心内容，未在图中标明)，接着拆除对开模，如果发现试样倾斜，进行调整试样使其处于竖直状态，实现试样的高质量安装。

s4、安装有机玻璃罩单元步骤：将有机玻璃罩单元从顶盖11的顶端下降并罩住试样53，将有机玻璃罩单元的顶圈21、底圈23对应密封安装在顶盖11及凸台15上，用螺栓固定止推板13。安置有机玻璃罩单元后，实施饱和、固结、剪切加载等后续试验步骤。

以上所述，仅是本实用新型优选实施例的描述说明，并非对本实用新型保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。