[发明专利]适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及土力学室内试验测试技术领域，具体是一种适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置及其使用方法。

背景技术

粗粒土是指粒径0.075mm-60mm的颗粒含量(质量比)大于50％的土石混合料。粗粒土在自然界分布广泛、储量丰富。粗粒土是土石坝的主要筑坝材料，也是土力学的主要研究对象之一。大型三轴试验是研究粗粒土强度和变形特性的主要手段，用三轴试验测定土体的参数已成为岩土工程设计的重要依据。粗粒土具有散体材料的离散特征，单纯采用三轴试验研究粗粒土力学行为是一种宏观的唯象论的方法，因此研究这些宏观规律背后的控制机理及试样相应的细观特性的变化尤为重要，CT扫描技术因其可无损，动态、定量地获取土体的细观结构信息，近年来在岩土试验领域得到了广泛应用，利用CT技术对大型三轴试验前后的粗粒土进行细观结构观测时，要求试样可方便地从三轴仪上移出，承载三轴试样的装置质量轻，方便搬运，扫描区域内不能有金属，扫描完成后还能安装到三轴仪上继续进行饱和固结剪切等试验。

粗粒土大型三轴试样采用圆柱体试样，在进行样品制备时，常在三轴试验仪上制样，在压力室底座上装对开圆膜和橡皮膜，用橡皮带将橡皮膜的一端与压力室底座扎紧，连接底座的透水板常嵌固在底座上，橡皮膜将透水板包住，制样后，抽真空以保证试样直立，制样完成后，压力室底座与试样连成一体，当对试样进行CT扫描时，由于压力室底座质量重，体积大，且均为金属制品，X射线无法穿透，不能连同底座一起扫描，这就需要将试样从底座上拆下来，同时保证试样不漏气，且能够直立，CT扫描完成后，试样能安装在三轴仪的底座上，并进行水头饱和等一系列试验。因此，探索并发明一种适用于CT扫描的粗粒土大型三轴试样承样装置及使用方法，实现粗粒土三轴试验前后试样的CT扫描，以获取试验前后土体的细观结构信息，具有重要实际意义。

发明内容

本发明针对现有制样技术的不足，提供了一种适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置及其使用方法，该装置采用分离技术，对三轴仪底座进行改造，能方便地把试样从三轴仪底座上拆卸并安装，并保证不漏气，结构简单和轻便，能实现三轴试验前后试样的CT扫描，以获取试验前后土体的细观结构信息。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置，包括承样底座、下透水板、上透水板、试样帽、由两块分离的半圆形金属片组成的对开模，承样底座的下部设有与大型三轴仪底座匹配插接的圆形凸台，承样底座的上部设有第一圆形凹槽，沿凹槽中心往下至圆形凸台的底部设有第一导水导气通道，下透水板嵌入所述第一圆形凹槽形成一圆形平面用于试样底部接触，第一导水导气通道与大型三轴仪的底座上的进水口相连通，承样底座侧边上部沿环向设一圈第一弧形凹槽用于绑扎橡皮膜，对开模通过固定件可拆卸地安装在承样底座上，试样帽的下部设有第二圆形凹槽，上透水板嵌入所述第二圆形凹槽形成一圆形平面用于试样顶部接触，试样帽侧边上部沿环向设一圈第四弧形凹槽用于绑扎橡皮膜。

如上所述的适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置，对开模的连接处从上到下分别设置固定板，两侧固定板上设置至少两个螺栓孔，固定件穿过两侧固定板上相对应的螺栓孔将两块半圆形金属片连成一体。

如上所述的适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置，对开模沿竖向等间距设置至少两个加固圈，以增加对开模的强度。

如上所述的适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置，对开模底部内环向设一圈第二弧形凹槽用于绑扎橡皮膜。

如上所述的适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置，在对开模的底部沿环向设置多个螺栓孔，承样底座侧边下部沿环向均对应设有第一螺栓孔，固定件依次穿过对开模的螺栓孔以及承样底座的第一螺栓孔将对开模和承样底座固定。

如上所述的适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置，试样帽顶部的中心设置一向下的第三弧形凹槽，用于与三轴试验仪的加载杆相匹配。

如上所述的适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置，承样底座、上透水板、下透水板、试样帽均可采用特种铝合金材料制成，质轻，能承受一定荷载，X射线能穿透并能有效减小伪影。

本发明还提供一种适用于CT扫描的粗粒土大型三轴承样装置的使用方法，其包括如步骤：