本實(shí)用新型涉及土體變形、強(qiáng)度特性測試儀器領(lǐng)域，特別涉及一種三軸壓縮實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

三軸實(shí)驗(yàn)儀是用于測試土體變形、強(qiáng)度特性的土工試驗(yàn)儀器，三軸壓縮試驗(yàn)是測定土抗剪強(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)、孔隙水壓力量測系統(tǒng)等組成。其基本工作原理為：壓力室內(nèi)通過試樣帽固定有試樣，通過向壓力室內(nèi)加入液體(主要為水)圍壓來模擬土體受到的圍壓荷載，試樣帽上端固定連接有加載活塞桿，加載活塞桿穿出壓力室頂板并與壓力室頂板滑動(dòng)配合相連接，加載活塞桿的頂部設(shè)有拉壓傳感器，通過軸向加荷系統(tǒng)模擬豎向荷載向拉壓傳感器施加沿加載活塞桿方向的壓力進(jìn)行土體的抗剪強(qiáng)度測試。試驗(yàn)中通過傳感器和壓力表記錄各向壓力大小，通過不斷加壓，最終將土體壓壞，通過計(jì)算最終測得土體的抗剪強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)中，由于試樣帽與加載活塞桿是固定的剛性連接方式(一般采用螺紋連接)，因此當(dāng)向試樣傳遞加載力的時(shí)候比較直接，容易造成試樣在瞬間受到較大壓力，這與自然界中土體受力一般比較持續(xù)、緩慢的情況不太相符；此外也容易因軸向加荷系統(tǒng)及加載活塞桿的擾動(dòng)造成試樣內(nèi)部出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中不應(yīng)出現(xiàn)的非縱向震動(dòng)受力；另外，由于加載活塞桿具有一定的橫截面積，因此要確定出實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)時(shí)試樣帽加載在試樣上端面上的壓強(qiáng)是否與試樣的圍壓一致，也需要通過必要的計(jì)算來確定，對實(shí)驗(yàn)人員造成了不便。

上述缺點(diǎn)必然會(huì)造成土體試樣受力情況與土體實(shí)際受力情況之間的偏差，如何盡量縮小二者之間的偏差，是工程技術(shù)人員需要研究的一個(gè)問題；另外傳統(tǒng)的三軸實(shí)驗(yàn)儀也難以精確的測量出土體試樣被壓縮的精確尺寸，即便可以精確測量也需要相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種三軸壓縮實(shí)驗(yàn)裝置，達(dá)到盡量減小土體試樣在實(shí)驗(yàn)中的受力情況與實(shí)際受力情況之間的偏差，以及通過相對簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)測量土體試樣被壓縮的精確尺寸。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種三軸壓縮實(shí)驗(yàn)裝置，包括壓力室，所述壓力室包括筒狀的側(cè)壁，側(cè)壁的上端以及下端分別連接有壓力室頂板以及壓力室底板，所述側(cè)壁、壓力室頂板以及壓力室底板圍成封閉的壓力室內(nèi)部空間；所述壓力室內(nèi)位于壓力室底板上端面固定有用于連接試樣下端的下試樣帽，壓力室頂板的下方還設(shè)有用于連接試樣上端的上試樣帽，所述上試樣帽與向試樣縱向施加壓力的施力機(jī)構(gòu)相連接，所述施力機(jī)構(gòu)包括下端固定于上試樣帽上端面的豎直設(shè)置的筒狀的液壓缸，所述液壓缸穿出壓力室頂板中部開設(shè)的通孔，且液壓缸的外側(cè)面與通孔內(nèi)壁之間滑動(dòng)密封連接；所述液壓缸內(nèi)設(shè)有活塞，液壓缸內(nèi)位于活塞與上試樣帽之間填充有液壓油；所述活塞的上端面連接有位于豎直方向的加載活塞桿，加載活塞桿上端與向加載活塞桿縱向施加壓力的推進(jìn)機(jī)構(gòu)相連接；所述液壓缸內(nèi)位于上試樣帽的上端面處設(shè)有用于測量該處液壓油壓強(qiáng)的第一壓力傳感器。

較佳地，所述推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括豎直設(shè)置的推桿，所述推桿的下端與加載活塞桿的上端固定，其中推桿的軸線與加載活塞桿的軸線相重合；所述推桿的上半部分設(shè)有外螺紋，下半部分上沿其縱向設(shè)有第一長度刻度；所述推桿上套設(shè)有轉(zhuǎn)筒，其中轉(zhuǎn)筒內(nèi)表面設(shè)有與推桿上的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋，推桿與轉(zhuǎn)筒之間螺紋連接；所述轉(zhuǎn)筒的上端頭與固定架的上端相鉸接，轉(zhuǎn)筒通過鉸接點(diǎn)可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)筒的下端口上沿其周向設(shè)有第二長度刻度；所述推桿的下端與橫向桿的左端固定，橫向桿的右端頭與固定架的縱向所開設(shè)的滑槽滑動(dòng)連接；所述轉(zhuǎn)筒上還設(shè)有用于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)筒的手握把柄。

較佳地，所述固定架的下端固定于壓力室頂板上。

較佳地，所述推桿的下端與加載活塞桿的上端之間通過拉壓傳感器固定連接。

較佳地，所述加載活塞桿上套設(shè)有導(dǎo)向筒，所述導(dǎo)向筒固定于支架上，所述支架固定于壓力室頂板上。

較佳地，所述壓力室內(nèi)部空間設(shè)有第二壓力傳感器。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供一種三軸壓縮實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置的上試樣帽上設(shè)有液壓缸及液壓活塞，通過推動(dòng)活塞桿向活塞施加壓力，從而間接的使液壓缸內(nèi)的液壓油向上試樣帽施加沿試樣縱向的力，由于通過液體傳送壓力，因此所施加的力溫和而較為恒定，且不會(huì)產(chǎn)生橫向的擾動(dòng)力，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)直接使用剛性連接的加載活塞桿向上試樣帽及試樣施加力的缺陷；通過液壓缸內(nèi)的第一壓力傳感器可以隨時(shí)測得施力機(jī)構(gòu)施加于上試樣帽上的壓強(qiáng)，而只要將施力機(jī)構(gòu)施加于上試樣帽上的壓力調(diào)整到第一壓力傳感器所測得的壓強(qiáng)與壓力室內(nèi)液體的壓強(qiáng)相等，即可知道試樣在實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)時(shí)上試樣帽加載在試樣上端面上的壓強(qiáng)與試樣的圍壓一致(忽略上試樣帽的重量)。而本實(shí)用新型的推桿上所設(shè)計(jì)的利用螺旋測微器測長原理測量推進(jìn)距離的結(jié)構(gòu)，能夠精確的測量出試樣在其縱向所壓縮的長度。因此，本實(shí)用新型能夠達(dá)到盡量減小土體試樣在實(shí)驗(yàn)中的受力情況與實(shí)際受力情況之間的偏差，以及通過相對簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)測量土體試樣的縱向被壓縮的精確尺寸的效果，為三軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性提供了保證。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、壓力室頂板；2、側(cè)壁；3、壓力室底板；4、下試樣帽；5、試樣；6、上試樣帽；7、液壓缸；8、活塞；9、加載活塞桿；10、導(dǎo)向筒；11、支架；12、信號(hào)線；13、第一壓力傳感器；14、第二壓力傳感器；15、固定架；16、手握把柄；17、第二長度刻度；18、推桿；19、轉(zhuǎn)筒；20、第一長度刻度；21、滑槽；22、橫向桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種三軸壓縮實(shí)驗(yàn)裝置，包括壓力室，所述壓力室包括筒狀的側(cè)壁2，側(cè)壁2的上端以及下端分別連接有壓力室頂板1以及壓力室底板3，所述側(cè)壁2、壓力室頂板1以及壓力室底板3圍成封閉的壓力室內(nèi)部空間；所述壓力室內(nèi)位于壓力室底板3上端面固定有用于連接試樣5下端的下試樣帽4，壓力室頂板1的下方還設(shè)有用于連接試樣5上端的上試樣帽6，所述上試樣帽6與向試樣5縱向施加壓力的施力機(jī)構(gòu)相連接，所述施力機(jī)構(gòu)包括下端固定于上試樣帽6上端面的豎直設(shè)置的筒狀的液壓缸7，所述液壓缸7穿出壓力室頂板1中部開設(shè)的通孔，且液壓缸7的外側(cè)面與通孔內(nèi)壁之間滑動(dòng)密封連接；所述液壓缸7內(nèi)設(shè)有活塞8，液壓缸7內(nèi)位于活塞8與上試樣帽6之間填充有液壓油；所述活塞8的上端面連接有位于豎直方向的加載活塞桿9，加載活塞桿9上端與向加載活塞桿9縱向施加壓力的推進(jìn)機(jī)構(gòu)相連接；所述液壓缸7內(nèi)位于上試樣帽6的上端面處設(shè)有用于測量該處液壓油壓強(qiáng)的第一壓力傳感器13；通過第一壓力傳感器13所測得的壓強(qiáng)值、壓力室內(nèi)部的圍壓值以及活塞面積等數(shù)據(jù)即可得知推進(jìn)機(jī)構(gòu)加載于上試樣帽6上的壓力值，具體計(jì)算結(jié)果通過現(xiàn)有技術(shù)很容易得出，此處不再贅述。

本實(shí)施例的上試樣帽上設(shè)有液壓缸及液壓活塞，通過推動(dòng)活塞桿向活塞施加壓力，從而間接的使液壓缸內(nèi)的液壓油向上試樣帽施加沿試樣縱向的力，由于通過液體傳送壓力，因此所施加的力溫和而較為恒定，且不會(huì)產(chǎn)生橫向的擾動(dòng)力，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)直接使用剛性連接的加載活塞桿向上試樣帽及試樣施加力的缺陷；通過液壓缸內(nèi)的第一壓力傳感器可以隨時(shí)測得施力機(jī)構(gòu)施加于上試樣帽上的壓強(qiáng)，而只要將施力機(jī)構(gòu)施加于上試樣帽上的壓力調(diào)整到第一壓力傳感器所測得的壓強(qiáng)與壓力室內(nèi)液體的壓強(qiáng)相等，即可知道試樣在實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)時(shí)上試樣帽加載在試樣上端面上的壓強(qiáng)與試樣的圍壓一致(忽略上試樣帽及活塞缸的重量，由于這兩個(gè)部件在現(xiàn)有技術(shù)下可以做的比較輕和薄，因此可以忽略其重量對試樣上端面所產(chǎn)生的壓力)。

進(jìn)一步地，所述推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括豎直設(shè)置的推桿18，所述推桿18的下端與加載活塞桿9的上端固定，其中推桿18的軸線與加載活塞桿9的軸線相重合；所述推桿18的上半部分設(shè)有外螺紋，下半部分上沿其縱向設(shè)有第一長度刻度20；所述推桿18上套設(shè)有轉(zhuǎn)筒19，其中轉(zhuǎn)筒19內(nèi)表面設(shè)有與推桿18上的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋，推桿18與轉(zhuǎn)筒19之間螺紋連接；所述轉(zhuǎn)筒19的上端頭與固定架15的上端相鉸接，轉(zhuǎn)筒19通過鉸接點(diǎn)可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)筒19的下端口上沿其周向設(shè)有第二長度刻度17；所述推桿18的下端與橫向桿22的左端固定，橫向桿22的右端頭與固定架15的縱向所開設(shè)的滑槽21滑動(dòng)連接；所述轉(zhuǎn)筒19上還設(shè)有用于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)筒19的手握把柄16。通過轉(zhuǎn)動(dòng)手握把柄可以使轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在螺紋作用下帶動(dòng)推桿向下運(yùn)動(dòng)，從而給加載活塞桿施以向下的力。推桿及轉(zhuǎn)筒之間測量推進(jìn)距離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利用了螺旋測微器測長的原理，因此能夠精確測量推桿所推進(jìn)的距離，故而能夠精確的得出試樣在其縱向所壓縮的長度。

進(jìn)一步地，所述固定架15的下端固定于壓力室頂板1上。

進(jìn)一步地，所述加載活塞桿9上套設(shè)有導(dǎo)向筒10，所述導(dǎo)向筒10固定于支架11上，所述支架11固定于壓力室頂板1上。

進(jìn)一步地，所述壓力室內(nèi)部空間設(shè)有第二壓力傳感器14。第一壓力傳感器13和第二壓力傳感器14均通過信號(hào)線12與外部信號(hào)接收及處理儀器電連接。

進(jìn)一步地，所述推桿18的下端與加載活塞桿9的上端之間通過拉壓傳感器固定連接。第一壓力傳感器本身可以測量加載在上試樣帽6的壓力，此處再增加一拉壓傳感器則多一個(gè)了測壓途徑，可以測試出推桿頂端的的受力。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種三軸壓縮實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置的上試樣帽上設(shè)有液壓缸及液壓活塞，通過推動(dòng)活塞桿向活塞施加壓力，從而間接的使液壓缸內(nèi)的液壓油向上試樣帽施加沿試樣縱向的力，由于通過液體傳送壓力，因此所施加的力溫和而較為恒定，且不會(huì)產(chǎn)生橫向的擾動(dòng)力，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)直接使用剛性連接的加載活塞桿向上試樣帽及試樣施加力的缺陷；通過液壓缸內(nèi)的第一壓力傳感器可以隨時(shí)測得施力機(jī)構(gòu)施加于上試樣帽上的壓強(qiáng)，而只要將施力機(jī)構(gòu)施加于上試樣帽上的壓力調(diào)整到第一壓力傳感器所測得的壓強(qiáng)與壓力室內(nèi)液體的壓強(qiáng)相等，即可知道試樣在實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)時(shí)上試樣帽加載在試樣上端面上的壓強(qiáng)與試樣的圍壓一致(忽略上試樣帽的重量)。而本實(shí)用新型的推桿上所設(shè)計(jì)的利用螺旋測微器測長原理測量推進(jìn)距離的結(jié)構(gòu)，能夠精確的測量出試樣在其縱向所壓縮的長度。因此，本實(shí)用新型能夠達(dá)到盡量減小土體試樣在實(shí)驗(yàn)中的受力情況與實(shí)際受力情況之間的偏差，以及通過相對簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)測量土體試樣的縱向被壓縮的精確尺寸的效果，為三軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性提供了保證。

以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。