一種減小三軸試樣端部摩擦力的試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計了一種減小三軸試樣端部摩擦力的試驗裝置。屬于巖土工程實驗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三軸實驗是土力學(xué)研宄的重要基礎(chǔ)之一。然而在傳統(tǒng)的三軸實驗當(dāng)中，三軸試樣與透水石或者底座直接接觸，當(dāng)土樣受軸向壓力變形時候，接觸面處產(chǎn)生較大的摩擦力，常被稱為端部摩擦力。端部摩擦力的產(chǎn)生影響土的均勻變形，導(dǎo)致其應(yīng)力分布不均勻。尤其是在大應(yīng)變下，端部摩擦力導(dǎo)致土體中間會隆起，而試樣兩邊則變形較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了減小端部摩擦力，本發(fā)明設(shè)計了一種減小三軸土體試樣端部摩擦力的試驗裝置，主要由軸向加載系統(tǒng)、壓力傳感器，水壓力室、應(yīng)變位移傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，在金屬上蓋和金屬底座之間放置土體試樣，金屬上蓋和金屬底座中設(shè)置排水凹槽和排水管路，排水管路穿過密封的水壓力室連接到外部空間，在外部的排水管路上安裝排水閥門；金屬蓋體和土體試樣安裝在水壓力室中；在水壓力室的外部安裝水壓力室壓力體檢控制器；軸向加載系統(tǒng)穿過密封的水壓力室頂部，向金屬上蓋施加軸向壓力；排水管路將受壓的土體試樣中的水分排出，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實施采集水壓力室中土體試樣受力時的壓力及其變形情況；金屬上蓋和金屬底座的底面積大于土體試樣的底面積；金屬上蓋和金屬底座與土體試樣接觸端為同心兩臺階圓形凹槽，臺階底層凹槽設(shè)有排水孔和排水管路，臺階上層凹槽用于放置中心透空的透水石蓋；兩個中心透空的圓形橡皮膜片的一側(cè)均勻涂抹填充硅油，將涂抹硅油的橡皮膜片一側(cè)相互扣合，并用膠水將倆片橡皮膜內(nèi)外接觸的邊緣粘結(jié)起來形成硅油潤滑的橡皮膜片，硅油潤滑的橡皮膜片的外徑大于土體試樣的直徑；將上硅油潤滑的橡皮膜片壓實在金屬上蓋和土體試樣之間，下硅油潤滑的橡皮膜片壓實土體試樣和金屬底座之間在形成密封，硅油潤滑的橡皮膜片的中心透空直徑小于透水石蓋中心透空直徑。水壓力室頂蓋上固定有連接水壓力室內(nèi)土體試樣應(yīng)變傳感器和水壓力室外部數(shù)據(jù)采集器之間的導(dǎo)線連接裝置。
[0004]金屬蓋體底層凹槽直徑大于透水石蓋中心孔直徑。
[0005]本發(fā)明的有益效果在于，通過擴大三軸試驗儀的金屬上蓋和底座面積，并配合使用硅油潤滑的橡皮膜片來減少三軸土體試樣的端部摩擦力。由于三軸土體試樣位于倆片硅油潤滑的橡皮膜片中間，避免直接接觸金屬上蓋及底座，有效的減少了土體試樣和上蓋及底座之間的摩擦。金屬上蓋和底座的面積大于三軸試樣面積，在軸向荷載的作用下，三軸試樣會均勻的徑向變形，而且頂部底部受力均勻。由于添加了透水石和鏤空的橡皮膜，本裝置可以保證三軸實驗過程中的固結(jié)排水與不排水等操作。因此，本裝置可以有效的降低三軸實驗當(dāng)中試樣底部和頂部的摩擦力，從而保證了試樣可以均勻變形，軸向荷載可以均勻分布。
【附圖說明】
[0006]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖中:1.金屬上蓋、2.金屬底座、3.上硅油潤滑的橡皮膜片、4.上排水系統(tǒng)、5.上透水石凹槽、6.上透水石蓋、7.下透水石蓋、8.下透水石凹槽、9.下排水系統(tǒng)、10.下硅油潤滑的橡皮膜片。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合技術(shù)方案進一步本說明的【具體實施方式】。
[0009]選擇金屬蓋體底層凹槽直徑5cm,深度0.5cm、透水石蓋中心孔直徑1cm，透水石蓋外徑尺寸5cm，厚度0.2cm。
[0010](I)將改良的金屬底座2固定與三軸筒內(nèi)，把下透水石蓋6放置于金屬底座的下透水石凹槽8內(nèi)，并檢查是否合攏。
[0011](2)將準備好下硅油潤滑的橡皮膜片10放置在下透水石蓋6上面，然后將準備好的濾紙放在硅油潤滑的橡皮膜片10上面。
[0012](3)把提前制備好的土體試樣放置于濾紙上面，盡量避免擾動土體試樣，調(diào)整好其位置，并保持豎直。然后在土體試樣頂上放置另外一片濾紙和上硅油潤滑的橡皮膜片3。
[0013](4)將上透水石蓋6放置于金屬上蓋的上透水石凹槽5內(nèi)，檢查是否合攏，再將金屬上蓋I連同上透水石蓋6放置于上硅油潤滑的橡皮膜片3上方。
[0014](5)利用承膜筒將橡皮膜包裹在土體試樣周圍，并用O形圈將已經(jīng)包裹好的土體試樣完全密封好。連接好排水系統(tǒng)的閥門，將壓力室充滿水，連接好壓力體檢控制器并按要求設(shè)定傳感器同時開始實驗。
【主權(quán)項】
1.一種減小三軸土體試樣端部摩擦力的試驗裝置，主要由軸向加載系統(tǒng)、壓力傳感器，水壓力室、應(yīng)變位移傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，在金屬上蓋(I)和金屬底座(2)之間放置土體試樣，金屬上蓋(I)和金屬底座(2)中設(shè)置排水凹槽和排水管路，排水管路穿過密封的水壓力室連接到外部空間，在外部的排水管路上安裝排水閥門；金屬蓋體和土體試樣安裝在水壓力室中；水壓力室頂蓋上固定有連接水壓力室內(nèi)土體試樣應(yīng)變傳感器和水壓力室外部數(shù)據(jù)采集器之間的導(dǎo)線連接裝置；在水壓力室的外部安裝水壓力室壓力體檢控制器；軸向加載系統(tǒng)穿過密封的水壓力室頂部，向金屬上蓋(I)施加軸向壓力；排水管路將受壓的土體試樣中的水分排出，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實施采集水壓力室中土體試樣受力時的壓力及其變形情況；其特征在于，金屬上蓋⑴和金屬底座⑵的底面積大于土體試樣的底面積；金屬上蓋(I)和金屬底座(2)與土體試樣接觸端為同心兩臺階圓形凹槽，臺階底層凹槽設(shè)有排水孔和排水管路，臺階上層凹槽用于放置中心透空的透水石蓋；兩個中心透空的圓形橡皮膜片的一側(cè)均勻涂抹填充硅油，將涂抹硅油的橡皮膜片一側(cè)相互扣合，并用膠水將倆片橡皮膜內(nèi)外接觸的邊緣粘結(jié)起來形成硅油潤滑的橡皮膜片(3)，硅油潤滑的橡皮膜片(3)的外徑大于土體試樣的直徑；將上硅油潤滑的橡皮膜片(3)壓實在金屬上蓋(I)和土體試樣之間，下硅油潤滑的橡皮膜片(10)壓實土體試樣和金屬底座(2)之間在形成密封，硅油潤滑的橡皮膜片的中心透空直徑小于透水石蓋中心透空直徑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小三軸土體試樣端部摩擦力的試驗裝置，其特征在于，金屬蓋體底層凹槽直徑大于透水石蓋中心孔直徑。
【專利摘要】一種減小三軸土體試樣端部摩擦力的試驗裝置，屬于巖土工程實驗技術(shù)領(lǐng)域。該裝置通過擴大土體試樣三軸試驗儀的金屬上蓋和底座面積，并配合使用硅油潤滑的橡皮膜片來減少土體試樣三軸試樣的端部摩擦力，從而保證了土體試樣可以均勻變形，軸向荷載可以均勻分布，提高土體試樣三軸實驗量測的準確性。
【IPC分類】G01N3/02, G01N3/12
【公開號】CN104949887
【申請?zhí)枴緾N201510420773
【發(fā)明人】趙紅華, 康馨, 于紳坤, 鄭嘯男
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年7月16日