一种用于黏性土三轴实验辅助装置

本技术涉及岩土工程试验装置，具体为一种用于黏性土三轴实验辅助装置。

背景技术：

1、随着经济快速发展，对矿产资源的需求量日益增加。浅部地层可开采矿产资源逐渐趋于枯竭，向深地资源进军已成为全球很多国家的必然战略。同时深地资源开发利用是我国资源保障的重要组成部分。深部矿产资源的开采及深部能源地下储备研究已经成为紧迫的任务，建立深部资源开发的理论和技术体系。同时，深部开采矿产资源的开发难度和灾害事故数量随开发深度急剧增大，严重威胁着资源开发的安全性和高效性。面对深部复杂极端环境条件，需研发三轴高围压实验装置进行测试和获取相应的技术参数，以便寻求相关理论和技术的重大突破，来指导矿产开发和安全生产。

2、开展土体高围压试验是了解与评价其稳定性的重要手段，其中三轴实验能够有效模拟在深地环境下的岩土层的环境状态，是探究和寻求深地地应力传递规律理论的一种实验装置。在实验过程中会使用不同岩土介质对其进行模拟实验。黏性土由于其压实后孔隙度变小，透水性弱，通常会形成稳定的隔水效果，开展高围压条件黏性土试验中如何模拟深地环境黏性土高围压环境成为大家所探究的焦点。在实验过程中按照传统方法灌入实验黏性土介质，会使得黏性土与缸体内壁紧密贴合，注入的加压水流无法穿过黏性土与缸体内壁的空隙而充分包裹黏性土，无法充分模拟地下高地应力的围压环境。为解决这一问题，现设计了一套辅助装置，通过设计环向支架以及镂空金属套管，形成三轴缸体内辅助支撑装置。从而使得加压水流能顺利通过黏性土与缸体内壁的间隙，充分包裹黏性土，形成理想的围压环境，以便黏性土高围压测试实验的开展。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于黏性土三轴实验辅助装置，解决了实验中黏性土介质安装不便以及注入的加压水流无法顺利通过黏性土与缸体内壁的间隙的问题。

2、为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种用于黏性土三轴实验辅助装置，包括：支架、缸体、两个可拆卸设置于缸体两端的顶推装置，所述缸体固定连接于所述支架上部，还包括：多个环向支架、金属套管、装填模具，多个所述环向支架均布于所述缸体内部，所述环向支架的外圆上均匀设置有四个向所述环向支架内部凹陷的曲线槽，所述金属套管设置于所述环向支架的内圆内，所述装填模具用于制作与所述金属套管内径相同的使用透水布包裹的密实黏土料。

3、作为本实用新型的进一步改进，所述缸体内轴向均布有三个环向支架。

4、作为本实用新型的进一步改进，所述环向支架内设有一具有两个螺钉调节的喉箍，所述环向支架内部周向均布有四个弹簧，四个所述弹簧用于连接所述环向支架和所述喉箍。

5、作为本实用新型的进一步改进，所述金属套管的侧壁为镂空结构。

6、作为本实用新型的进一步改进，所述金属套管径向的一侧设有间隙，所述间隙两端的金属套管上分别设有卡口和端勾，所述端勾与所述卡口配合，进而调整金属套管的直径。

7、作为本实用新型的进一步改进，所述金属套管的外表面的周向设有刻度标记，所述刻度标记设有三条，三条所述刻度标记均布于所述金属套管的轴向，所述环向支架与所述刻度标记对应。

8、作为本实用新型的进一步改进，所述装填模具包括上罐体和下罐体，所述上罐体和所述下罐体的径向的两端通过螺栓固定组合成第一罐体，所述第一罐体的内径与所述金属套管的内径相等，所述上罐体和所述下罐体轴向的一端为闭合结构，另一端为开放结构。

9、作为本实用新型的进一步改进，所述第一罐体闭合端的中心位置设有一通孔。

10、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

11、1.本实用新型实施旨在提供一种岩土工程领域针对黏性土真三轴耦合实验中无法营造合适围压环境的一种解决办法。通过本装置可使得实验过程中黏性土的灌装操作变得更为简单，安装设备更加方便；

12、2.在实验过程中，黏性土的维护更为方便。待实验完成后能避免黏性土黏结在缸体内壁，从而达到更好清理取出实验黏性土的目的；

13、3.由于本实用新型部分构件采用镂空设计，同时部分构件具备一定的延展性，其安全性更高，在实验过程中对实验效果和数据的采集过程影响较小。

技术特征：

1.一种用于黏性土三轴实验辅助装置，包括：支架（1）、缸体（2）、两个可拆卸设置于缸体（2）两端的顶推装置（3），所述缸体（2）固定连接于所述支架上部，其特征在于，还包括：多个环向支架（4）、金属套管（5）、装填模具（8），多个所述环向支架（4）均布于所述缸体（2）内部，所述环向支架（4）的外圆上均匀设置有四个向所述环向支架（4）内部凹陷的曲线槽（7），所述金属套管（5）设置于所述环向支架（4）的内圆内，所述装填模具（8）用于制作与所述金属套管（5）内径相同的使用透水布包裹的密实黏土料。

2.根据权利要求1所述的一种用于黏性土三轴实验辅助装置，其特征在于，所述缸体（2）内轴向均布有三个环向支架（4）。

3.根据权利要求1所述的一种用于黏性土三轴实验辅助装置，其特征在于，所述环向支架（4）内设有一具有两个螺钉（9）调节的喉箍（10），所述环向支架（4）内部周向均布有四个弹簧（11），四个所述弹簧（11）用于连接所述环向支架（4）和所述喉箍（10）。

4.根据权利要求1所述的一种用于黏性土三轴实验辅助装置，其特征在于，所述金属套管（5）的侧壁为镂空结构。

5.根据权利要求4所述的一种用于黏性土三轴实验辅助装置，其特征在于，所述金属套管（5）径向的一侧设有间隙，所述间隙两端的金属套管（5）上分别设有卡口（12）和端勾（13），所述端勾（13）与所述卡口（12）配合，进而调整金属套管（5）的直径。

6.根据权利要求2所述的一种用于黏性土三轴实验辅助装置，其特征在于，所述金属套管（5）的外表面的周向设有刻度标记（14），所述刻度标记（14）设有三条，三条所述刻度标记（14）均布于所述金属套管（5）的轴向，所述环向支架（4）与所述刻度标记（14）对应。

7.根据权利要求1所述的一种用于黏性土三轴实验辅助装置，其特征在于，所述装填模具（8）包括上罐体（81）和下罐体（82），所述上罐体（81）和所述下罐体（82）的径向的两端通过螺栓（83）固定组合成第一罐体，所述第一罐体的内径与所述金属套管（5）的内径相等，所述上罐体（81）和所述下罐体（82）轴向的一端为闭合结构，另一端为开放结构。

8.根据权利要求7所述的一种用于黏性土三轴实验辅助装置，其特征在于，所述第一罐体闭合端的中心位置设有一通孔（84）。

技术总结
本技术涉及岩土工程试验装置技术领域，具体为一种用于黏性土三轴实验辅助装置，包括：支架、缸体、两个可拆卸设置于缸体两端的顶推装置，缸体固定连接于支架上部，还包括：多个环向支架、金属套管、装填模具，多个环向支架均布于缸体内部，环向支架的外圆上均匀设置有四个向环向支架内部凹陷的曲线槽，金属套管设置于环向支架的内圆内，装填模具用于制作与金属套管内径相同的密实黏土料，黏土料采用透水布包裹。本技术实施旨在提供一种岩土工程领域针对黏性土真三轴耦合实验中无法营造合适围压环境的一种解决办法。通过本装置可使得实验过程中黏性土匹配深埋环境围压，同时可使灌装操作变得更为简单，安装设备更加方便。

技术研发人员：程晋全,许时昂,杨少文,胡华轩,陈澳,李启蒙,汪勇辰
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：20230323
技术公布日：2024/1/14