[发明专利]在水土化学作用下土的三轴试验装置及其方法

摘要

本发明公开了一种在水土化学作用下土的三轴试验装置及方法，涉及特殊环境下土的试验技术。本装置包括装置框架（10）、三轴压力室（20）、围压施加及体变测试装置（30）、溶液循环置换装置（40）、应力/应变式控制加载装置（50）、位移传感器（60）和数据采集处理装置（70）。本发明通过溶液循环保证了试样内部孔隙水溶液的成分和浓度的均匀；能模拟研究恒定应力下化学溶液渗流引起土体变形和强度的变化规律；改进了围压施加原理，实现了体变的精确测量；能实现应变控制和应力控制的转化。

主权项

一种在水土化学作用下土的三轴试验装置，其特征在于：顶架（12）位于底架（11）之上，用螺栓拧紧连接；三轴压力室（20）置于装置框架（10）的底架（11）之上，底座（25）位于底架（11）中央，上盖（21）与底座（25）通过螺栓连接，可以装卸来实现装样卸样；活动杆（24）穿过围压室罩（21）上部与压帽（22）接触，所测试样（00）位于压帽（22）和试样座（23）之间，压帽（22）上留有小孔并且通过耐压塑料管依次经过试样座（23）、底座（25）、第三阀门（V3）与混合液容器（41）的上部连接；三轴压力室（20）的底座（25）上也留有小孔通过耐压塑料管连接平流泵（42），之后再连接混合容器（41）的底部；从而，混合液容器（41）、平流泵（42）、底座(25)、试样座(23)、试样(00)、压帽(22)通过耐压塑料管形成一个循环回路，在回路上压力差分传感器(43)通过耐压塑料管连接试样(00)上下部分测得溶液循环时试样两端的压力差；三轴压力室(20)的底座(25)围压室部分留有小孔并且通过耐压塑料管与体变量测管（35）底端连接，体变测量管（35）顶端通过耐压塑料管与气体稳压罐（32）上部连接，氮气瓶（31）通过第一阀门（V1）、粗调阀（33）和第二阀门（V2）、细调阀（34）两条路径与气体稳压罐（32）上部相连，气体压力表（36）通过耐压塑料管与气体稳压罐（32）上部相连，氮气瓶（31）通过气体稳压罐（32）给体变量测管（35）内的水增压，为三轴压力室（20）的围压室提供围压压力源，粗调阀（33）和细调阀（34）通过粗细两种调节模式实现压力的准确有效的控制；位移传感器（60）固定于施压杆（511）前端，位移传感器（60）的触动杆接触三轴压力室（20）上部，测量试样的轴向位移；施压装置（51）位于装置框架（10）的顶架（12）之上，采用螺栓连接施压缸（513）外部，施压活塞（512）置于施压缸（513）内部，施压杆（511）顶部与施压活塞（512）连接且穿过施压缸（513），施压缸（513）内部的液压油驱动施压活塞（512）运动，并通过施压杆（511）在信号采集反馈处理器（55）的反馈控制下提供恒定压力或是恒定运动速率；施压装置（51）的施压缸（513）上部通过液压管与产压装置（52）的产压缸（523）的前端相连，产压活塞（522）位于产压缸（523）内部，产压活塞（522）一端与液压油接触，一端连接连接杆（521）穿过产压缸（523）与步进电机（53）相连，压力传感器（54）通过液压管与产压缸（523）前端连接测定产压缸（523）的油压，并且通过电缆线连接信号采集反馈处理器（55）把测试信号反馈过去进行处理，信号采集反馈处理器55通过电缆线连接步进电机（53）对步进电机（53）进行控制；根据设定情况，信号采集反馈处理器（55）控制步进电机（53）的运转情况，实现应变式或应力式控制；数据处理器（70）的数据处理器（72）通过电缆线分别与压力差分传感器（43）、压力传感器（54）、位移传感器（60）以及信号采集反馈处理器（55）相连，再通过电缆线连接微机（71），对数据进行采集、反馈和分析。