[实用新型]一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置

说明书

本实用新型公开了一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置，包括：台架与压力室、精密体变量测装置、轴向加载活塞和轴向荷载活塞传感器及位移传感器、轴向荷载与轴向变形速率控制/数据采集处理系统、水‑气‑电路控制柜、供水装置、微机。本实用新型可以方便地施加/控制吸力；既能控制应变速率为常数，又能控制偏应力为常数；能在一定应力状态下给试样浸水；在湿胀/湿陷/湿化变形稳定后，通过施加吸力排水减湿，研究在三轴应力条件下干湿循环对土的力学特性的影响；采用微型传感器量测孔隙气压力，可做不排水不排气三轴剪切试验并精确量测孔隙气压力；体变量测精度高，误差小；制样简便，快捷，可准确控制试样的干密度，提高了制样效率和水平。

技术领域

本实用新型属于非饱和土力学研究技术领域，尤其涉及一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置。

背景技术

工程中遇到的土大多处于非饱和状态，如土坝、路堤、边坡等。吸力是非饱和土的一个应力变量，对非饱和土的变形、强度等力学性质影响很大。如在我国分布广泛的膨胀土和湿陷性黄土，都是典型的非饱和土，二者在干燥状态 (吸力高)时的强度和模量大，承载力高、变形小；但在含水量较大(吸力低) 时强度和模量大大减小，承载力低、变形大；如若遇水浸湿，吸力下降，膨胀土产生可观的膨胀变形(湿胀)，而湿陷性黄土则产生很大沉陷变形(湿陷)。又如非饱和土填土(大坝、路堤等)在遇水时吸力下降，结构软化，会产生一定的湿化变形。传统三轴仪不能考虑吸力的作用，仅适用于饱和土，根据传统三轴仪测定的强度和模量指标偏于保守，将导致工程造价增高，经济效益差。此外，传统方法采用击实设备(包括击锤和击实筒、护筒等部件)制备三轴试验的重塑土试样(见国家标准GB/T 50123-1999)，不能准确控制每层的击实厚度，均质性差，用其制备的重塑土试样比较粗糙，效率低，不能准确控制试样的干密度。

综上所述，传统三轴仪不能考虑吸力的作用，仅适用于饱和土；传统方法采用击实设备制备三轴试验的重塑土试样，比较粗糙，效率低，不能准确控制试样的干密度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置，旨在解决以下两个问题：①传统三轴仪不能考虑吸力的作用，仅适用于饱和土；②传统方法采用击实设备制备三轴试验的重塑土试样，比较粗糙，效率低，不能准确控制试样的干密度。

本实用新型是这样实现的，一种非饱和土多功能三轴仪，所述非饱和土多功能三轴仪由台架与压力室、变量测装置、轴向加载活塞和荷载传感器及位移传感器、轴向荷载与轴向变形速率控制/数据采集处理系统、水-气-电路控制柜、供水装置、微机组成。

进一步，所述台架由横梁、立柱和底板组成，用于安放压力室、固定轴向加载部件；

所述压力室由压力室底板、有机玻璃筒体和带有竖向加载活塞的顶盖组成；压力室底板的中央突起部位用于安放试样，称为试样底座，为二元结构；试样底座中心部位刻有螺旋槽，螺旋槽上嵌有陶土板；螺旋槽的首尾各外接一个阀门；

所述陶土板外围是环形铝合金隔墙；环形铝合金隔墙外侧是环形水槽，环形水槽中有直径为2mm的孔，孔与压力室外面的浸水阀门连通，用于给试样浸水；水槽顶端嵌有多孔铜圈；铜圈上均匀分布两排直径1mm透水孔；

压力室底板的外侧安装有6个阀门，其中的三个分别用于控制内压力室的压力、外压力室的压力和试样气压力，一个用于给试样浸水，其他两个用于排水和冲洗积聚在螺旋槽中的气泡。

进一步，所述变量测装置是装在有机玻璃筒中的注射器，与内压力室联结；经过同一气压调压阀输出的压缩空气分为两条管路，一条通向给外压力室传递液压的水-气界面，另一条进入变量测装置的有机玻璃筒；

所述注射器的位移用安装传感器的百分表量测，百分表每走一格，代表的体变为0.006cm³；在注射器的活塞顶端开有通气孔，以保证活塞壁内外所受压力相同而不会发胀缩变形。