[发明专利]解决轴向位移量程及挤土问题的真三轴仪装置及使用方法

说明书

本发明涉及解决轴向位移量程及挤土问题的真三轴仪装置及使用方法，属于岩土工程测试设备技术领域。本发明的真三轴仪装置包括：底座、横向加载机构、第一滚动体、可伸缩加载板、气动机构以及支撑机构；横向移动机构具有第一加载平面为竖直平面；第一滚动体设置于第一加载平面，可伸缩加载板通过第一滚动体上下滑动；可伸缩加载板包括第一板体和第二板体；第一板体具有空腔；气动机构跟第一板体连接、控制空腔充气、放气；支撑机构给可伸缩加载板提供竖向支撑力。加载过程中，可伸缩加载板以滑动形式上下运动，大大减小摩阻力的影响。可伸缩加载板和轴向加载板之间为刚性接触，试样无法从拐角处被挤出。

技术领域

本发明涉及解决轴向位移量程及挤土问题的真三轴仪装置及使用方法，属于岩土工程测试设备技术领域。

背景技术

真三轴仪作为获取铁路、公路、土石坝工程材料中重要参数的土工试验测试仪器，其解决了常规三轴仪器不能考虑中主应力引起粗粒土变形的影响难题。到目前为止，真三轴仪发展成了刚性加载(试样每个面均为刚性板加载)、柔性加载(试样每个面均为柔性囊加载)、以及刚柔混合型加载(试样大主应力1和中主应力2采用刚性板加载，小主应力3采用水压施加荷载)三种类型；其中，刚柔混合型加载方式是目前为止在粗粒土应力应变特性的研究中应用最为广泛的一种真三轴仪器。

但是，刚柔混合型加载方式真三轴仪器仍存在端部摩擦效应、荷载对中、应力空白角－大应变问题。其中，应力空白角－大应变问题是真三轴试验中还没有得到有效解决的关键问题之一。应力空白角和大应变问题是指：在真三轴试验等向固结后，为扩大轴向应变的量程，在上部加载板的边缘部位缩小加载板的尺寸如图1所示，使得上部轴向应变的量程增大，但在这种情况下，大主应力和中主应力加载板之间存在加载空隙，试样材料在空隙中因无侧向力的作用会被挤出即产生应力空白角(或挤土)问题如图2，影响试验结果的可靠性。

而现有的互扣式结构(在试样夹角处用锁扣固定)虽然可以解决产生应力空白角(挤土)的问题，但将大大缩小轴向应变的量程，且可能在接触处产生局部的摩擦问题，影响粗粒土的应力应变测量结果的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供解决轴向位移量程及挤土问题的真三轴仪装置及使用方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

解决轴向位移量程及挤土问题的真三轴仪装置，包括：底座、横向加载机构、第一滚动体、可伸缩加载板、气动机构以及支撑机构；所述底座的上方放置试样；所述横向加载机构位于底座上方、试样侧方，所述横向移动机构具有第一加载平面和第二加载平面，第一加载平面和第二加载平面均为竖直平面，第一加载平面和第二加载平面相对，第一加载平面与试样之间的距离小于第二加载平面与试样之间的距离；所述第一滚动体设置于第一加载平面；所述可伸缩加载板与第一加载平面平行、通过第一滚动体上下滑动；所述可伸缩加载板包括第一板体、第二板体和第二滚动体；所述第一板体具有空腔，所述空腔具有一开口，所述开口位于第一板体的边缘；第二滚动体设置在空腔内，所述第二板体的一端设置在空腔内、通过第二滚动体上下滑动；第一板体和第二板体之间在空腔的开口处接触、密封空腔；所述气动机构跟第一板体连接、控制空腔充气、放气；所述支撑机构给可伸缩加载板提供竖向支撑力。

作为一种可选方案，上述真三轴仪装置还包括横向移动机构；所述横向移动机构包括第三滚动体和支撑板，第三滚动体水平布置，支撑板水平设置于第三滚动体的上方、通过第三滚动体水平滑动；所述支撑机构为弹性机构，弹性结构的伸缩方向为上下，设置在可伸缩加载板的底部；弹性机构的底部与支撑板上表面固定连接。

作为一种可选方案，上述真三轴仪装置的所述可伸缩加载板的下部和第一加载平面之间固定连接，所述支撑机构为横向加载机构。

作为一种可选方案，上述真三轴仪装置的所述第一板体位于第二板体的上方，第二板体与横向加载机构固定连接；或者，所述第一板体位于第二板体的下方，第一板体与横向加载机构固定连接。