專利名稱：一種大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及土工試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)土石壩土體進(jìn)行變形研究，任一點(diǎn)的受力狀態(tài)都是三相的，存在大主應(yīng)力ο 小主應(yīng)力σ3和中主應(yīng)力σ2。進(jìn)行試驗(yàn)研究既是對(duì)土體施加軸向壓力(大主應(yīng)力0l)、小主應(yīng)力σ 3、中主應(yīng)力σ2，測(cè)定不同應(yīng)力狀態(tài)下試樣軸向壓力(大主應(yīng)力Q1)和中主應(yīng)力 O2、軸向應(yīng)變、和體應(yīng)變?chǔ)?ν，至試樣破壞，求得試樣抗剪強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。目前，高土石壩土料進(jìn)行力學(xué)特性試驗(yàn)研究的一個(gè)重要手段是使用高壓三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，而三軸試驗(yàn)系統(tǒng)的側(cè)向力相等(即小主應(yīng)力σ3=中主應(yīng)力ο2)，不能反映中主應(yīng)力 σ 2的變化，開展復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與復(fù)雜應(yīng)力路徑下大壩填料的本構(gòu)特征研究，因此需要進(jìn)行平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)，大型平面應(yīng)變儀在對(duì)粗粒料的力學(xué)特性研究中占有重要的作用。國(guó)內(nèi)目前現(xiàn)有的平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)儀器，都是剛性框架結(jié)構(gòu)，加載方式為利用囊袋加壓，加載時(shí)中主應(yīng)力和小主應(yīng)力的接觸邊角難處理，存在加載困難，囊袋易破，圍壓不能滿足高壓力的要求。因此需要對(duì)大尺寸的平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)儀器進(jìn)行技術(shù)革新，采用新的加載方式，使之滿足高土石壩力學(xué)性的試驗(yàn)研究。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，可以在加載時(shí)能夠提供高圍壓，滿足高土石壩力學(xué)性的試驗(yàn)研究。一種大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，包括容器底座、試樣底座、試樣筒，試樣底座固定在容器底座上部，試樣筒與容器底座密封連接，試樣安裝在試樣底座上，試樣的短邊方向設(shè)置兩塊側(cè)面板，側(cè)面板與試樣預(yù)固定，側(cè)面板內(nèi)部與試樣接觸，外部依此與側(cè)向活塞、傳感器、調(diào)整桿連接，調(diào)整桿連接在加壓端板上，四根拉桿穿過試樣筒后與兩端的加壓端板連接固定，在試樣筒的頂部設(shè)置軸向活塞，軸向活塞通過密封銅套與試樣筒密封連接。本實(shí)用新型去除現(xiàn)有技術(shù)中采用的小尺寸平面應(yīng)變的加壓囊袋，將試樣筒與底座密封連接后，直接在試樣筒內(nèi)貯滿水，對(duì)試樣施加水壓力(即小主應(yīng)力σ3)，然后通過外部加壓端板對(duì)側(cè)面板(即中主應(yīng)力σ2方向)進(jìn)行限制其變形，從而實(shí)現(xiàn)平面應(yīng)變狀態(tài)小主應(yīng)力Q3和中主應(yīng)力O2不相等的條件，最后通過軸向活塞施加軸向壓力(即大主應(yīng)力O1), 從而使試樣在受力過程中達(dá)到平面應(yīng)變狀態(tài)，不僅可以使圍壓滿足高壓力的要求，而且相比現(xiàn)有技術(shù)加載更容易、實(shí)施更方便，滿足高土石壩力學(xué)性的試驗(yàn)研究的要求。

圖1是本實(shí)用新型大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備的正立面剖視圖；圖2是本實(shí)用新型大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備的側(cè)立面剖視圖；[0010]圖3是本實(shí)用新型大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備的俯視圖；圖4是本實(shí)用新型大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備部分結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖5是本實(shí)用新型大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備的側(cè)面加壓端板示意圖。圖中1-軸向活塞；2-密封銅套；3-試樣筒；4-試樣試樣加壓帽；5-側(cè)面板；6_側(cè)向活塞；7-傳感器；8-加壓端板；9-調(diào)整桿；10-試樣底座；11-容器底座；12-下孔壓輸入口 ；13-上孔壓輸出口 ；14-圍壓輸入口 ；15-排水口 ； 16-拉桿；17-側(cè)向密封套；18-拉桿就位孔；19-調(diào)整桿就位孔；20-滾軸；21-拉桿孔。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。請(qǐng)參考圖1至圖3，本實(shí)用新型大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備包括容器底座11、試樣底座10、試樣筒3，試樣底座10固定在容器底座11上部，試樣筒3與容器底座11密封連接。 具體的，在容器底座11上可設(shè)置面積600X300mm的試樣底座10，試樣底座10上設(shè)導(dǎo)軌條用以密封乳膠膜。試樣安裝在試樣底座10上，試樣的短邊方向設(shè)置兩塊側(cè)面板5，側(cè)面板5 的寬度400mm、高度685mm、厚度80mm，側(cè)面板5與試樣預(yù)固定。側(cè)面板5內(nèi)部與試樣接觸， 外部依此與側(cè)向活塞6、傳感器7、調(diào)整桿9連接。調(diào)整桿9連接在加壓端板8上，通過調(diào)整桿9可以調(diào)節(jié)加載在側(cè)面板5的壓力。四根拉桿16穿過試樣筒3后與兩端的加壓端板8連接固定。具體的，試樣筒3上設(shè)置供四根拉桿16橫向穿過的拉桿孔21 (如圖4所示)，四根拉桿16與試樣筒3用側(cè)向密封套17密封，拉桿16通過拉桿孔21后與加壓端板8連接固定形成中主應(yīng)力方向反力框架。在試樣筒3的頂部設(shè)置軸向活塞1，軸向活塞1通過密封銅套2與試樣筒3密封連接。 加壓端板8上設(shè)置有用于固定拉桿16的拉桿就位孔18和用于固定調(diào)整桿9的調(diào)整桿就位孔19(如圖5所示)。加壓端板8的底部設(shè)有滾軸20，使得加壓端板8可在在容器底座11上滑動(dòng)。試驗(yàn)過程如下1、將乳膠膜與試樣底座10密封連接，安裝制樣成膜筒，制作尺寸 600 X 300 X 600mm的矩形方塊形狀的試樣后，在試樣頂部安裝試樣加壓帽4，并將乳膠膜與試樣加壓帽4密封連接。容器底座11設(shè)有下孔壓輸入口 12、圍壓輸入口 14及排水口 15， 試樣加壓帽4設(shè)有上孔壓輸出口 13。試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉下孔壓輸入口 12，通過上孔壓輸出口 13 連接真空泵，抽氣使試樣內(nèi)部形成負(fù)壓。2、拆除成膜筒，在試樣300X600mm的側(cè)面(即試樣的短邊方向)安裝側(cè)面板5，并
將其與試樣預(yù)固定。容器底座11設(shè)有排水口 15，將上孔壓輸出口 13與排水口 15用軟管連接，用以測(cè)量試驗(yàn)過程中的體積變形值。3、安裝試樣筒3，擰緊連接螺母，通過圍壓輸入口 14對(duì)試樣筒3內(nèi)部進(jìn)行充水。4、安裝加壓端板8。調(diào)節(jié)調(diào)整桿9，推動(dòng)傳感器7、側(cè)面活塞6、側(cè)面板5，使側(cè)面板 5擠靠在試樣上，并使傳感器7的力值達(dá)到預(yù)設(shè)值。5、對(duì)試樣施加保護(hù)壓力，然后按常規(guī)要求對(duì)試樣進(jìn)行飽和固結(jié)。具體的，可通過下孔壓輸入口 12加水，通過排水口 15排出氣泡，進(jìn)而使得試樣實(shí)現(xiàn)飽和固結(jié)。6、試樣飽和固結(jié)完成后，開動(dòng)油源泵，通過軸向活塞1對(duì)試樣施加偏應(yīng)力，測(cè)記軸向偏應(yīng)力值、軸向變形值、體積變形值、傳感器7的數(shù)值，直到試驗(yàn)結(jié)束。本實(shí)用新型去除現(xiàn)有技術(shù)中采用的小尺寸平面應(yīng)變的加壓囊袋，將試樣筒與底座密封連接后，直接在試樣筒內(nèi)貯滿水，對(duì)試樣施加水壓力(即小主應(yīng)力σ3)，然后通過外部加壓端板對(duì)側(cè)面板(即中主應(yīng)力σ2方向)進(jìn)行限制其變形，從而實(shí)現(xiàn)平面應(yīng)變狀態(tài)小主應(yīng)力Q3和中主應(yīng)力O2不相等的條件，最后通過軸向活塞施加軸向壓力(即大主應(yīng)力O1), 從而使試樣在受力過程中達(dá)到平面應(yīng)變狀態(tài)，不僅可以使圍壓滿足高壓力的要求，而且相比現(xiàn)有技術(shù)加載更容易、實(shí)施更方便，滿足高土石壩力學(xué)性的試驗(yàn)研究的要求。以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，其特征在于包括容器底座(11)、試樣底座(10)、 試樣筒(3)，試樣底座(10)固定在容器底座(11)上部，試樣筒C3)與容器底座(11)密封連接，試樣安裝在試樣底座(10)上，試樣的短邊方向設(shè)置兩塊側(cè)面板(5)，側(cè)面板( 與試樣預(yù)固定，側(cè)面板(5)內(nèi)部與試樣接觸，外部依此與側(cè)向活塞(6)、傳感器(7)、調(diào)整桿(9)連接，調(diào)整桿(9)連接在加壓端板(8)上，四根拉桿(16)穿過試樣筒C3)后與兩端的加壓端板(8)連接固定，在試樣筒(3)的頂部設(shè)置軸向活塞(1)，軸向活塞(1)通過密封銅套(2) 與試樣筒C3)密封連接。
2.如權(quán)利要求1所述的大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，其特征在于試樣筒C3)上設(shè)置供四根拉桿(16)橫向穿過的拉桿孔(21)，四根拉桿(16)與試樣筒(3)用側(cè)向密封套(17) 密封，拉桿(16)通過拉桿孔(21)后與加壓端板(8)連接固定形成中主應(yīng)力方向反力框架。
3.如權(quán)利要求2所述的大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，其特征在于加壓端板(8)上設(shè)置有用于固定拉桿(16)的拉桿就位孔(18)和用于固定調(diào)整桿(9)的調(diào)整桿就位孔(19)。
4.如權(quán)利要求1所述的大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，其特征在于容器底座(11)設(shè)有下孔壓輸入口(12)、圍壓輸入口(14)及排水口(15)，試驗(yàn)時(shí)在試樣頂部安裝試樣加壓帽 (4)，試樣加壓帽(4)設(shè)有上孔壓輸出口(13)。
5.如權(quán)利要求1所述的大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，其特征在于加壓端板(8)的底部設(shè)有滾軸00)。
6.如權(quán)利要求1所述的大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，其特征在于試樣為矩形方塊形狀，尺寸為 600 X 300 X 600mm。
7.如權(quán)利要求1所述的大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，其特征在于試驗(yàn)圍壓最大可達(dá)到 3. OMPa。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種大型平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)測(cè)試設(shè)備，包括容器底座、試樣底座、試樣筒，試樣底座固定在容器底座上部，試樣筒與試樣底座密封連接，試樣安裝在試樣底座上，試樣的短邊方向設(shè)置兩塊側(cè)面板，側(cè)面板與試樣預(yù)固定，側(cè)面板內(nèi)部與試樣接觸，外部依此與側(cè)向活塞、傳感器、調(diào)整桿連接，調(diào)整桿連接在加壓端板上，四根拉桿穿過試樣筒后與兩端的加壓端板連接固定，在試樣筒的頂部設(shè)置軸向活塞，軸向活塞通過密封銅套與試樣筒密封連接。本實(shí)用新型不僅可以使圍壓滿足高壓力的要求，而且相比現(xiàn)有技術(shù)加載更容易、實(shí)施更方便，滿足高土石壩力學(xué)性的試驗(yàn)研究的要求。
文檔編號(hào)G01N3/10GK201955267SQ20112004655
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者丁紅順, 左永振, 張繼勛, 程展林 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院