考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室。
【背景技術(shù)】
[0002]三軸壓縮試驗(yàn)是測(cè)定土抗剪強(qiáng)度的一種方法。三軸壓縮儀由壓力室、軸向加荷系統(tǒng)、施加周圍壓力系統(tǒng)、孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)等組成。
[0003]目前有普通三軸壓縮試驗(yàn)儀和真三軸壓縮試驗(yàn)儀兩種:
[0004]1、普通三軸壓縮試驗(yàn)儀是通過(guò)加入液體(主要為水)圍壓來(lái)模擬巖土體收到的圍壓荷載，在通過(guò)豎向液壓裝置模擬豎向荷載;普通三軸壓縮試驗(yàn)儀只能模擬豎向荷載大于或等于水平荷載(即)的情況，模擬類型較單一；
[0005]2、真三軸壓縮試驗(yàn)儀是通過(guò)三個(gè)方向上加載來(lái)模擬巖土體的受力狀態(tài)。但真三軸壓縮試驗(yàn)儀同樣不能模擬豎向荷載小于水平荷載的情況，且制造復(fù)雜，儀器龐大且精密，造價(jià)高昂，不易普及。
[0006]兩種壓縮試驗(yàn)儀試驗(yàn)中通過(guò)傳感器和壓力表記錄各向壓力大小，通過(guò)不斷加壓，最終將巖土體壓壞，通過(guò)計(jì)算最終測(cè)得巖土體的抗剪強(qiáng)度。
[0007]在現(xiàn)場(chǎng)基坑開(kāi)挖過(guò)程中，偶有遇到開(kāi)挖基坑邊坡附近土體卸荷后，出現(xiàn)只受水平荷載作用，或豎向荷載小于水平荷載的情況。這類工況下，目前的三軸壓縮試驗(yàn)儀很難進(jìn)行實(shí)際模擬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種在任何情況能實(shí)現(xiàn)豎向加載與橫向加載獨(dú)立進(jìn)行，構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，易控制，造價(jià)低，使用壽命長(zhǎng)、便于維修的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室。
[0009]本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)方式為，考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，豎向加壓裝置的加壓頭在鋼制護(hù)筒上口內(nèi)，豎向加壓裝置的底部排水裝置由底部固定裝置固定;底部排水裝置設(shè)有底部排水管;密封豎向加壓裝置的軸承由鋼制旋蓋上部開(kāi)口伸出；密封鋼制旋蓋帶螺紋旋鈕側(cè)內(nèi)口與鋼制護(hù)筒上口外螺紋連接;鋼制護(hù)筒底部由螺栓固定在承臺(tái)上;橡膠柱體加壓裝置在鋼制護(hù)筒內(nèi)，橡膠柱體加壓裝置的內(nèi)腔有向內(nèi)注入液體的注液孔;底部固定裝置固定在承臺(tái)內(nèi)；底部排水管穿過(guò)承臺(tái)，接外面的排水管。
[0010]試驗(yàn)時(shí)先將密封鋼制旋蓋扭開(kāi)，將橡膠柱體加壓裝置從鋼制護(hù)筒內(nèi)取出。將柱體試塊放入橡膠柱體加壓裝置中，然后再次放入鋼制護(hù)筒內(nèi)。將鋼制旋蓋扭緊，固定住豎向加壓裝置。將液體注入橡膠柱體加壓裝置的內(nèi)腔內(nèi)，使橡膠柱體加壓裝置發(fā)生膨脹，使其對(duì)試驗(yàn)土體產(chǎn)生均勻的圍壓，但卻不干擾豎向加壓裝置的單獨(dú)加壓。豎向加壓裝置只對(duì)試驗(yàn)土體頂部截面產(chǎn)生壓力荷載，不干擾橡膠柱體加壓裝置的單獨(dú)加壓。
[0011]實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)控制注入液體的壓力以及觀測(cè)橡膠柱體加壓裝置注液孔處所裝壓力表的讀數(shù)，可以精確的控制土體試塊的圍壓(即02和03)，得到試驗(yàn)理想數(shù)值。同時(shí)由于互不干擾性，豎向加壓裝置可以控制產(chǎn)生任意大于等于或者小于圍壓的豎向荷載，使試驗(yàn)可以模擬出普通三軸壓縮試驗(yàn)儀無(wú)法模擬的情況。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]1、試驗(yàn)時(shí)可以單獨(dú)對(duì)圍壓(S卩02和03)和豎向荷載(O1)進(jìn)行控制，兩者之間不受相互干擾；
[0014]2、可以模擬普通三軸壓縮試驗(yàn)儀無(wú)法模擬的豎向荷載小于圍壓(8卩01<02 = 03)的情況；
[0015]3、試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，易于安裝和操作，造價(jià)低，復(fù)雜機(jī)械連接件少、使用壽命長(zhǎng)、便于維修。
[0016]將圓柱形試驗(yàn)土體放入橡膠柱體加壓裝置內(nèi)，實(shí)現(xiàn)讓試驗(yàn)土體豎向壓力和圍壓分開(kāi)施加，本實(shí)用新型可以模擬普通三軸壓縮試驗(yàn)儀無(wú)法模擬的豎向載荷小于圍壓載荷的情況。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖，
[0018]圖2為鋼制護(hù)筒結(jié)構(gòu)俯視圖，
[0019]圖3為底部排水裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面參照附圖詳述本實(shí)用新型。
[0021]本實(shí)用新型的豎向加壓裝置I的加壓頭在鋼制護(hù)筒5上口內(nèi)，加壓頭能夠上下活動(dòng)又不左右晃動(dòng)，豎向加壓裝置I的底部排水裝置9由底部固定裝置11固定;底部排水裝置9設(shè)有底部排水管8。密封豎向加壓裝置I的軸承由鋼制旋蓋2上部開(kāi)口伸出，軸承能夠上下活動(dòng)又不左右晃動(dòng)。密封鋼制旋蓋2帶螺紋旋鈕側(cè)內(nèi)口與鋼制護(hù)筒5上口外螺紋連接。鋼制護(hù)筒底部由螺栓7固定在承臺(tái)10上。橡膠柱體加壓裝置4在鋼制護(hù)筒5內(nèi)，橡膠柱體加壓裝置的內(nèi)腔有向內(nèi)注入液體3的注液孔6。底部固定裝置11固定在承臺(tái)10內(nèi)。底部排水管8穿過(guò)承臺(tái)，接外面的排水管。
[0022]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的豎向加壓裝置I直徑為100mm，厚度為20mm;由鋼制旋蓋上部開(kāi)口伸出的軸承直徑為40mm，長(zhǎng)度為50mm。密封鋼制旋蓋2厚6mm，由優(yōu)質(zhì)鋼制作而成，內(nèi)徑為162mm，外徑為174mm，可與鋼制護(hù)筒底部螺紋接口旋緊后固定，形成密封空間。上部開(kāi)有40_直徑孔洞可讓豎向加壓裝置I軸承移動(dòng)。
[0023]橡膠柱體加壓裝置4柱體高度300mm，橡膠壁厚度為3mm，內(nèi)腔厚20mm。橡膠柱體加壓裝置4的注液孔6孔徑為12mm，嘴頭為鋼制螺紋接口。橡膠柱體加壓裝置4的注液孔6處裝有壓力表，能夠記錄內(nèi)壁圍壓的大小。
[0024]橡膠柱體加壓裝置4的橡膠采用耐水耐腐蝕，較易彈性變形的橡膠材料，底部橡膠柱體加壓裝置端部采用高強(qiáng)度鋼制螺紋嘴頭。
[0025]鋼制護(hù)筒5由優(yōu)質(zhì)鋼制作而成，厚5mm，內(nèi)徑為152mm，外徑為162mm，底部固定端直徑340mm，底部固定端有六個(gè)均勾圓周分布的螺栓孔12(見(jiàn)圖2)，孔心距固定端邊部30mm，可通過(guò)六顆內(nèi)徑為1mm的螺栓7與承臺(tái)10相連。
[0026]參照?qǐng)D3，底部排水裝置9由優(yōu)質(zhì)鋼制作而成，直徑為100mm，厚度為20mm，軸承直徑為40mm，中心開(kāi)有連底部排水管8的排水孔13，排水孔直徑為10mm，排水孔口與底部平齊并設(shè)有壓力表和止水閥。排水孔上所連底部排水管8直徑為10mm，可連接壓力表和閥門。承臺(tái)為邊長(zhǎng)162mm，高度150mm優(yōu)質(zhì)鋼承臺(tái)。底部固定裝置為厚度4mm，直徑400mm，高度220mm優(yōu)質(zhì)鋼圓柱。
[0027]用上述規(guī)格的本實(shí)用新型進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)先將密封鋼制旋蓋扭開(kāi)，將橡膠柱體加壓裝置從鋼制護(hù)筒內(nèi)取出。將直徑為100mm，高度300mm 土體試塊一份，外面套上一層塑料薄膜，放入橡膠柱體加壓裝置4中，然后再次放入鋼制護(hù)筒內(nèi)，注意放入時(shí)鋼制護(hù)筒5底部的預(yù)留孔洞要與橡膠柱體加壓裝置底部注液孔6相吻合。將鋼制護(hù)筒5通過(guò)螺栓7與底部固定裝置11相固定，將豎向加壓裝置I與試驗(yàn)土體相接處但不要施加力，然后旋緊密封鋼制旋蓋2 ο將液體通過(guò)液壓栗注入橡膠柱體加壓裝置4的內(nèi)腔內(nèi)，由于液體的注入使使橡膠柱體加壓裝置發(fā)生膨脹變形，鋼制護(hù)筒5內(nèi)壁和橡膠壁外側(cè)緊密接觸，限制其膨脹，則壓力無(wú)法通過(guò)變形釋放，從而轉(zhuǎn)化為對(duì)內(nèi)部試塊產(chǎn)生的圍壓。通過(guò)橡膠柱體加壓裝置)的注液孔6處裝有壓力表可以記錄此時(shí)土體試塊所受到的圍壓大小，而此時(shí)豎向加壓裝置I也可以按照試驗(yàn)要求獨(dú)立進(jìn)行加壓，底部排水裝置可以按照試驗(yàn)是否要求排水進(jìn)行排水控制。
[0028]實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)控制注入液體的壓力以及觀測(cè)橡膠柱體加壓裝置注液孔處所裝壓力表的讀數(shù)，可以精確的控制土體試塊的圍壓(即02和03)，得到試驗(yàn)理想數(shù)值。同時(shí)由于互不干擾性，豎向加壓裝置可以控制產(chǎn)生任意大于等于或者小于圍壓的豎向荷載，使試驗(yàn)可以模擬出普通三軸壓縮試驗(yàn)儀無(wú)法模擬的情況。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:豎向加壓裝置的加壓頭在鋼制護(hù)筒上口內(nèi)，豎向加壓裝置的底部排水裝置由底部固定裝置固定;底部排水裝置設(shè)有底部排水管;密封豎向加壓裝置的軸承由鋼制旋蓋上部開(kāi)口伸出；密封鋼制旋蓋帶螺紋旋鈕側(cè)內(nèi)口與鋼制護(hù)筒上口外螺紋連接;鋼制護(hù)筒底部由螺栓固定在承臺(tái)上;橡膠柱體加壓裝置在鋼制護(hù)筒內(nèi)，橡膠柱體加壓裝置的內(nèi)腔有向內(nèi)注入液體的注液孔;底部固定裝置固定在承臺(tái)內(nèi)；底部排水管穿過(guò)承臺(tái)，接外面的排水管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:豎向加壓裝置(I)直徑為10mm，厚度為20mm；由鋼制旋蓋上部開(kāi)口伸出的軸承直徑為40mm，長(zhǎng)度為50mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:密封鋼制旋蓋(2)厚6mm，由鋼制作而成，內(nèi)徑為162mm，外徑為174mm;上部開(kāi)有直徑為40mm孔洞。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:橡膠柱體加壓裝置(4)柱體高度300mm，壁厚度為3mm，內(nèi)腔厚20mm，注液孔(6)孔徑為12沒(méi)m。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:橡膠柱體加壓裝置(4)的注液孔(6)處裝有壓力表。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:鋼制護(hù)筒(5)厚5mm，內(nèi)徑為152mm，外徑為162mm，底部固定端直徑340mm，底部固定端有六個(gè)均勾圓周分布的螺栓孔，孔心距固定端邊部30mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:底部排水裝置(9)直徑為100mm，厚度為20mm，軸承直徑為40mm，中心開(kāi)有直徑為1mm的排水孔;底部排水管(8)直徑為10mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:底部排水裝置(9)中心開(kāi)有連底部排水管(8)的排水孔，排水孔直徑為10mm，排水孔口與底部平齊并設(shè)有壓力表和止水閥。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，其特征在于:承臺(tái)(10)為邊長(zhǎng)162_，高度150mm鋼承臺(tái)；底部固定裝置(11)為厚4_，直徑400_，高220mm鋼圓柱。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種考慮土體卸荷的土工三軸儀壓縮試驗(yàn)壓力室，豎向加壓裝置的加壓頭在鋼制護(hù)筒上口內(nèi)，豎向加壓裝置的底部排水裝置由底部固定裝置固定；底部排水裝置設(shè)底部排水管；密封豎向加壓裝置的軸承由鋼制旋蓋上部開(kāi)口伸出；密封鋼制旋蓋帶螺紋旋鈕側(cè)內(nèi)口與鋼制護(hù)筒上口外螺紋連接；鋼制護(hù)筒底部由螺栓固定在承臺(tái)上；橡膠柱體加壓裝置在鋼制護(hù)筒內(nèi)，橡膠柱體加壓裝置內(nèi)腔有注液孔。試驗(yàn)時(shí),柱體試塊放入橡膠柱體加壓裝置中，液體注入橡膠柱體加壓裝置內(nèi)腔，橡膠柱體加壓裝置膨脹對(duì)試驗(yàn)土體產(chǎn)生均勻的圍壓，豎向加壓裝置只對(duì)試驗(yàn)土體頂部截面產(chǎn)生壓力荷載。豎向加載與橫向加載獨(dú)立進(jìn)行，構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，易控制、可實(shí)現(xiàn)大部分試驗(yàn)。
【IPC分類】G01N3/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205192836
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520838245
【發(fā)明人】胡其志, 舒安齊, 肖衡林, 莊心善, 陶高梁
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日