[发明专利]可量测土样径向应变的组合式动三轴动单剪压力室系统

权利要求书

1.可以量测土样径向应变的组合式动三轴动单剪压力室系统，主要包括轴向加载系统、水平向加载系统、径向应变仪、水压力室和水压力调节控制板；水压力调节控制板用于调节水压力室的围压，其特征在于：

试样盖体(6)为中间放置试样(8)的上下两个，且带有排水系统(9)的金属盖体；试样(8)的侧壁用橡皮膜包裹，上下用透水石和滤纸覆盖；试样橡皮膜与试样盖体(6)之间用O形圈密封；试样盖体(6)的下底面通过可水平移动的活动底座(10)放置于水压力室内的底座(11)上；水压力室底座(11)固定于台架底座(12)上；在试样橡皮膜的外侧中间位置水平固定环形径向应变仪(7)；

水压力室包括顶盖(4)、外壁(5)、排气阀门(22)和底座(11)；顶盖(4)上有固定有用于排气的排气阀门(22)；顶盖(4)上还固定有连接水压力室内的磁场感应径向应变仪(7)和水压力室外部数据采集器(18)之间导线的导线连接装置(3)；

带有轴向伺服电控器(20)、轴向活塞杆(21)、轴向压力传感器(19)和轴向位移传感器(2)的轴向加载系统，通过轴向活塞杆(21)，作用于试样盖体(6)上盖的顶面施加轴向压力；轴向活塞杆(21)密封穿过水压力室的顶盖(4)；

带有水平向伺服电控器(17)、水平向活塞杆(13)、水平向压力传感器(15)和水平向位移传感器(14)的水平向加载系统，通过水平向活塞杆(13)，水平作用于试样盖体(6)下盖的侧边，作用力方向与活动底座(10)运动方向一致；水平向活塞杆(13) 密封穿过水压力室的侧边。

2.根据权利要求1所述的可以量测土样径向应变的组合式动三轴动单剪压力室系统，其特征在于，试样盖体(6)的排水系统(9)是在上下盖体的中间的开有透水通道，用软管连接上下盖体的透水通道，并使软管穿过密封的水压力室底端将试样中挤出的水分排出。

3.根据权利要求1所述的可以量测土样径向应变的组合式动三轴动单剪压力室系统，其特征在于水平向加载系统包括水平加载台架(16)、水平向伺服电控器(17)、水平向活塞杆(13)、水平向压力传感器(15)和水平向位移传感器(14)；水平加载台架(16)、水平向伺服电控器(17)、固定于台架底座(12)上，水平向压力传感器(15)通过螺栓安装于水平向活塞杆(13)的受压端面，水平向位移传感器(14)通过螺栓固定在水平向活塞杆(13)上，水平向活塞杆(13)通过滚珠轴承系统穿过密封的水压力室作用于试样盖体(6)的下盖。

4.根据权利要求1所述的可以量测土样径向应变的组合式动三轴动单剪压力室系统，其特征在于将轴向加载系统的立体框架式轴向加载台架(1)固定于台架底座(12)上；轴向伺服电控器(20)固定于轴向加载台架(1)上；轴向压力传感器(19)通过螺栓安装于轴向活塞杆(21)的受压端面，轴向位移传感器(2)通过螺栓固定于轴向活塞杆(21)上，轴向活塞杆(21)通过滚珠轴承系统穿过密封的水压力室顶部作用于试样盖体(6)上盖的轴向。

5.根据权利要求1所述的可以量测土样径向应变的组合式动三轴动单剪压力室系统，其特征在于所述磁场感应径向应变仪(7)主要包含：铰链条(24)、磁铁(25), 滑动杆(26)和磁场强度感应装置(27)；打开铰链条(24)使其均匀围绕于试样中部橡皮膜(23)的外侧，然后调整滑动杆(26)的位置，使径向应变仪(7)的磁场强度感应装置(27)可以充分接受到磁铁(25)的磁场信号；磁场感应径向应变仪的导线通过导线连接装置(3)与数据采集器(18)连接。

6.根据权利要求1所述的可以量测土样径向应变的组合式动三轴动单剪压力室系统的试验方法包括如下步骤：

步骤一，实验前准备工作：准备土样和各种传感器等辅助材料，检查仪器各部件是否正常，调整轴向加载台架(1)位置，调试轴向伺服电控器(20)，调整轴向活塞杆(21)位置，并将轴向压力传感器(19)和轴向位移传感器(2)读数清零；

步骤二，检查并调整水平加载系统包括水平加载台架(16)、台架底座(12)、水平向伺服电控器(17)、水平向活塞杆(13)、水平向压力传感器(15)和水平向位移传感器(14)；

步骤三，清洁压力室包括顶盖(4)、排气阀门(22)、外壁(5)和底座(11)以及个部件接触处，涂抹硅油防止渗漏；

步骤四，将压力罩内带滚轮的活动底座(10)与水平向活塞杆(13)相连，并将活动底座(10)的位置居中与试样盖体(6)保持一致，清洁活动底座(10)和试样盖体的排水系统(9)，保证其畅通无阻；

步骤五，安装试样：打开顶盖(4)，在试样盖体(6)上安置好透水石滤纸，然后利用承膜筒把制备好的试样(8)用橡皮膜包好并放置于试样盖体(6)上，将径向应变仪(7)安装在试样(8)的中部，试样下端盖体(6)通过螺栓固定于活动底座(10)上，试样橡皮膜与盖体(6)之间并用O形圈密封，再将轴向活塞杆(21)下移至试样盖体(6)顶部保持接触；

步骤六，将径向应变仪(7)的连接导线连接到导线连接装置(3)，并将其与数据采集器(18)相连，具体步骤：打开铰链条(24)使其均匀围绕于试样中部，然后调整滑动杆(26)的位置，使径向应变仪(7)的磁场强度感应装置(27)可以充分接受到磁铁(25)的磁场信号；

步骤七，拧开排气阀门(22)，通过调节水压力调节控制板上围压来施加压力，将水压力室内注满水，然后拧紧排气阀门，通过观察控制板上的压力表，调节好围压压力并稳定其值；

步骤八，当围压稳定后，施加轴向固结压力，安照常规三轴的试验方法，饱和土样，固结排水，然后进行强度试验、应力应变关系试验等相关试验，同时量测试验过程中的径向应变，用于后期试验数据处理，正矫试样的横截面积，并计算土样应力的分布。