[发明专利]基于内体变精密量测的吸力可控式非饱和土静三轴仪

权利要求书

1.基于内体变精密量测的吸力可控式非饱和土静三轴仪，其主要组成部分是：主机部分、水循环和稳压推力水源部分、数据采集和处理部分，其中：

主机部分构成主要为：反力支架(2)立于底座(1)外沿、轴向调整活塞(3)立于底座(1)中部；顶部置有轴向加载杆(9)的围压室置于轴向调整活塞(3)上，其中围压室由围压室壁(5)、围压室固定螺栓(6)和围压室盖(7)组成；被测试样(11)置于加载杆(9)与调整活塞(3)之间，被测试样(11)设置有便于试样有效接触的试样帽，即上试样帽(10A)和下试样帽(10B),其中下试样帽(10B)中设置有连通围压室内外的体变排水孔(13)；围压室壁为有机玻璃材料制成，围压室盖为金属盖，通过围压室固定螺栓(6)将两者连接；

所述水循环和稳压推力水源部分：主要由两台推力稳压水源构成的两个独立的水路部分组成，即用于围压室提供稳定压力的围压控制水路和用于内体变和吸力精密量测的监测水路；围压控制水路中推力稳压水源(14A)的与进水口(18A)与围压室(4)下方的围压注水孔(12)相连；内体变和吸力精密量测的监测水路中推力稳压水源(14B)的与进水口(18B)通过U型胶管与围压室底部轴向调整活塞(3)的体变排水孔(13)相连，所述体变排水孔的另一端与立于围压室内轴向加载杆(9)与轴向调整活塞(3)间的被测试样(11)的底部相接触；

数据采集和处理部分主要由一台数据采集与处理器(21)，一台控制计算机(22)，一个量测U型胶管(17)两端压差的压差传感器(20)，三个设置在不同水路的水压力传感器(19)及设置在加载杆(9)上的轴力传感器(8)组成，通过采集水压力传感器的读数反馈到控制计算机，计算机再给出控制命令调节电机的工作状态实现水压力的控制。

2.根据权利要求1所述之基于内体变精密量测的吸力可控式非饱和土静三轴仪，其特征在于，所述稳压推力水源为一由涡轮蜗杆副驱动并沿滚珠丝杆机构的活塞水腔，其中主要包括活塞缸筒(24)，活塞(25)，电机(15)，涡轮(26)，蜗杆(27)构件，电机(15)受数据采集与处理器(21)控制；滚珠丝杆机构包括：滚珠丝杆外筒(28)，滚珠丝杆内筒(29)，滚珠丝杆(30)，丝杆止动块(31)，限位孔(32)，涡轮蜗杆固定轴承(33)。

3.根据权利要求1或2所述之基于内体变精密量测的吸力可控式非饱和土静三轴仪，其特征在于，所述用于围压控制的稳压推力水源，通过计算机控制系统控制围压压力稳定在一个固定值，实现实验过程中围压始终保持固定值。

4.根据权利要求1所述之基于内体变精密量测的吸力可控式非饱和土静三轴仪，其特征在于，用于内体变的精密量测和吸力控制的稳压推力水源，通过一根U型管一端与测试试样底端相连，控制U型管水平段的压力差为一个稳定值，这个稳定的压力值是土体中气体压力与水压力的差值，即试验过程中需要控制的吸力值，即通过轴平移技术实现吸力的控制。

5.根据权利要求1所述之基于内体变精密量测的吸力可控式非饱和土静三轴仪，其特征在于，所述非饱和土体的内体变值量测，是在吸力控制的过程中，通过伺服电机带动稳压推力水源内部滚轴丝杆前进或者后退使U型管水平段的压力差为一个稳定值，通过量测滚轴丝杆的位移量，再乘以丝杆的截面积，得到的这个体积就是非饱和土体的内体变值。

6.根据权利要求1所述之基于内体变精密量测的吸力可控式非饱和土静三轴仪，其特征在于，所述数据采集和处理部分主要由数据采集与处理器，控制计算机，压差传感器，水压力传感器和轴力传感器等组成，通过采集各传感器的读数反馈到控制计算机，计算机再给出控制命令调节电机的工作状态实现轴向荷载和水压力的控制。