一種滿(mǎn)足不同尺寸試樣三軸剪切試驗(yàn)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1]本實(shí)用新型涉及巖土工程土工試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域，是一種滿(mǎn)足不同尺寸試樣三軸剪切試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方。
【背景技術(shù)】
[0002]三軸試驗(yàn)是土力學(xué)方面最重要的試驗(yàn)之一，是巖土工程工作者考察土的工程力學(xué)性狀、尋求合理設(shè)計(jì)參數(shù)、從事理論研究所不可缺少的試驗(yàn)手段。在進(jìn)行土壩、邊坡等土工建筑物的穩(wěn)定性計(jì)算，土壓力問(wèn)題及地基承載力等問(wèn)題的研究時(shí)，廣泛采用的破壞準(zhǔn)則為摩爾一庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則，而三軸剪切試驗(yàn)是一種廣泛應(yīng)用的可利用摩爾一庫(kù)倫準(zhǔn)則求解相關(guān)參數(shù)的試驗(yàn);常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)及復(fù)雜的不同應(yīng)力路徑下三軸剪切試驗(yàn)是研究巖土工程材料的本構(gòu)模型等問(wèn)題的重要途徑，各大高校和科研院所均在進(jìn)行不同巖土材料的三軸試驗(yàn)研究。因此，三軸剪切試驗(yàn)儀的應(yīng)用非常廣泛。
[0003]傳統(tǒng)的大型三軸剪切試驗(yàn)儀存在以下幾個(gè)不足：
[0004](1)三軸剪切試驗(yàn)儀的圍壓室與可移動(dòng)底座一般通過(guò)螺栓進(jìn)行連接，而螺栓雖然可以解決圍壓室與可移動(dòng)底座的連接問(wèn)題，但是將其運(yùn)用在大型三軸剪切試驗(yàn)儀上時(shí)，普遍存在因螺栓個(gè)數(shù)較多，連接費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不可避免的存在不同螺栓安裝松緊程度不一的問(wèn)題。
[0005](2)在試樣安裝過(guò)程中，三軸剪切試驗(yàn)儀的圍壓室與可移動(dòng)底座的密封措施，一般是通過(guò)在可移動(dòng)底座上的水平面預(yù)留凹槽內(nèi)放置密封圈與圍壓室的底面在水平方向上通過(guò)螺栓進(jìn)行擠壓密封，存在水平凹槽內(nèi)的土顆粒不易清洗干凈等不利因素。而水平凹槽的設(shè)計(jì)在清洗不徹底情況下，極易損傷密封圈，在造成密封效果差的同時(shí)，減少了密封圈的使用壽命。
[0006](3)因研究需要對(duì)巖土工程材料進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)的三軸剪切試驗(yàn)中試樣的尺寸一般取直徑高度為300 X 600mm、200 X 400mm、150 X 300mm的圓柱體，而由于傳統(tǒng)的室內(nèi)三軸剪切儀只能進(jìn)行一種尺寸(如300 X 600mm)試樣的試驗(yàn)，在科研人員或試驗(yàn)方案的需求而進(jìn)行研究不同尺寸(如200X400mm)試樣的力學(xué)特性、試樣尺寸效應(yīng)等問(wèn)題時(shí)就需要特定試樣尺寸（如200X400mm)的三軸剪切試驗(yàn)儀。因此購(gòu)置相同試驗(yàn)原理，僅僅試樣尺寸不同的三軸剪切試驗(yàn)儀造成了企業(yè)營(yíng)運(yùn)成本高，高校、科研院所科研經(jīng)費(fèi)利用率低，浪費(fèi)了國(guó)家資源。
[0007]本實(shí)用新型提供的三軸剪切試驗(yàn)儀用一種滿(mǎn)足不同尺寸試樣三軸剪切試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，只需要利用同一臺(tái)三軸試驗(yàn)剪切儀的軸向加荷系統(tǒng)、圍壓施加系統(tǒng)、計(jì)算量測(cè)等系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)三軸試驗(yàn)儀只能對(duì)一種尺寸的試樣進(jìn)行試驗(yàn)以及水平密封易造成密封圈損傷的缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本裝置的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滿(mǎn)足不同尺寸試樣三軸剪切試驗(yàn)的裝置，此試驗(yàn)裝置能夠滿(mǎn)足不同尺寸試樣的三軸剪切試驗(yàn)，克服了傳統(tǒng)三軸試驗(yàn)儀只能對(duì)一種尺寸的試樣進(jìn)行試驗(yàn)以及水平密封易造成密封圈損傷的缺陷。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型將采用以下材料和技術(shù)方案:一種滿(mǎn)足不同尺寸試樣三軸剪切試驗(yàn)的裝置，它包括反力架，反力架的底部設(shè)置有動(dòng)力源，動(dòng)力源的頂部設(shè)置有可移動(dòng)底座，可移動(dòng)底座上部設(shè)置有下墊塊，下墊塊上設(shè)置有下透水板，下透水板的頂部安裝有試樣，試樣的外表面設(shè)置有乳膠膜，試樣的頂部設(shè)置有上透水板，上透水板的頂部設(shè)置有上墊塊，上墊塊的頂部通過(guò)上定位銷(xiāo)定位安裝有自平衡球頭裝置，軸向傳力桿穿過(guò)圍壓室上蓋與自平衡球頭裝置的上頂面相接觸配合，軸向傳力桿和反力架之間設(shè)置有軸向傳感器，圍巖室鋼壁的頂端通過(guò)上卡扣與圍壓室上蓋固定相連，圍巖室鋼壁的底端通過(guò)下卡扣和可移動(dòng)底座固定相連。
[〇〇1〇]所述自平衡球頭裝置包括自平衡球頭上立柱，自平衡球頭上立柱與軸向傳力桿的下端面相配合，多個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的上螺紋桿固定安裝在自平衡球頭上立柱的外壁上，自平衡球頭下立柱通過(guò)球形面與自平衡球頭上立柱相配合，多個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的下螺紋桿固定安裝在自平衡球頭下立柱的外壁上，拉伸彈簧分別設(shè)置在上螺紋桿和下螺紋桿之間，自平衡球頭下立柱的底部端面加工有定位槽，定位槽內(nèi)部安裝有上定位銷(xiāo)并與上墊塊相配合。
[0011]所述上墊塊的直徑和高度能夠根據(jù)試驗(yàn)需要定制加工，上墊塊的上表面加工有上定位槽，上定位槽與上定位銷(xiāo)相配合定位，上墊塊的下表面加工有下定位槽。
[0012]所述上透水板內(nèi)部加工有上排水孔，上透水板頂部的定位槽安裝有一號(hào)定位銷(xiāo)，上透水板的側(cè)面加工有上密封槽，上密封環(huán)與上密封槽配合固定乳膠膜的上端，上透水板的底端面加工有上透水孔，上透水孔與試樣的上端面相配合。
[0013]所述下透水板內(nèi)部加工有下進(jìn)水孔，下透水板的頂面加工有下透水孔，下透水板的側(cè)面加工有下密封槽，下密封環(huán)與下密封槽配合固定乳膠膜的下端，下透水板的底面加工有定位槽，定位槽內(nèi)部設(shè)置有二號(hào)定位銷(xiāo)。
[0014]所述上卡扣和下卡扣采用相同的結(jié)構(gòu)，都采用三段剖分式的結(jié)構(gòu)，三段組合成整個(gè)圓周;所述下卡扣包括卡扣體，在卡扣體的一個(gè)端面設(shè)置有卡扣定位銷(xiāo)，另一個(gè)端面加工有卡扣定位銷(xiāo)孔，三段卡扣體首尾相組合構(gòu)成整個(gè)下卡扣。
[0015]所述上卡扣的外部安裝有上套環(huán)，所述上套環(huán)包括套環(huán)環(huán)體，套環(huán)環(huán)體的外壁對(duì)稱(chēng)安裝有套環(huán)把手。
[0016]所述下卡扣的外部套裝有下套環(huán);所述下套環(huán)與上套環(huán)的結(jié)構(gòu)相同。
[0017]所述可移動(dòng)底座的外圓周加工有密封槽，密封槽內(nèi)部安裝有密封圈與圍巖室鋼壁的內(nèi)部相配合，可移動(dòng)底座的右側(cè)加工有貫穿的下排水口和試樣進(jìn)水口，可移動(dòng)底座的左側(cè)加工有貫穿的圍巖室進(jìn)水口；所述試樣進(jìn)水口通過(guò)下進(jìn)水管與下透水板的下進(jìn)水孔相連通。
[0018]所述上透水板的上排水孔通過(guò)排水管與下排水口相連通。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與有益效果在于：
[0020]1、不同尺寸的上透水板和下透水板能夠滿(mǎn)足不同尺寸試樣的需求。根據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)的試樣尺寸選擇匹配的上透水板和下透水板。下透水板上設(shè)有下進(jìn)水孔和下透水孔，下進(jìn)水孔連接進(jìn)水管；上透水板上設(shè)有上排水孔及上透水孔，上排水孔通過(guò)排水管連接至可移動(dòng)底座上的下排水口，下排水口連接至三軸壓力室外的體變量測(cè)系統(tǒng)，上、下透水板分別設(shè)置有上密封槽和下密封槽，通過(guò)安裝上密封環(huán)和下密封環(huán)將乳膠膜固定在試樣的外側(cè)，起到密封作用。
[0021]2、不同尺寸的墊塊能夠滿(mǎn)足不同尺寸試樣的試驗(yàn)需求。根據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)的試樣尺寸選擇匹配的墊塊。墊塊中心設(shè)有上定位槽和下定位槽，通過(guò)安裝定位稍將墊塊安裝在可移動(dòng)底座上，定位槽可確保墊塊與墊塊連接的透水板和試樣的中心位置位于三軸壓力室的中心，從而保證試驗(yàn)過(guò)程中試樣的受理平衡，保證試驗(yàn)的精度。
[0022]3、通過(guò)自平衡球頭裝置保證試驗(yàn)過(guò)程的加載力都集中在試樣的中心。在試樣的上墊塊上方設(shè)置自平衡球頭裝置，通過(guò)定位槽和定位銷(xiāo)之間的配合保證將平衡球頭裝置安裝在試樣的上方。自平衡球頭裝置由自平衡球頭上立柱和自平衡球頭下立柱組成，在上、下立柱的外壁各設(shè)有四根螺紋桿，通過(guò)拉伸彈簧對(duì)上下盤(pán)螺栓進(jìn)行兩兩連接，完成上、下立柱的連接，保證了上、下立柱不會(huì)脫離。
[0023 ]4、在可移動(dòng)底座的側(cè)壁設(shè)置密封圈凹槽解決了密封處不易清洗的困難。側(cè)面密封圈凹槽的設(shè)計(jì)解決了水平面密封顆粒不易清洗徹底進(jìn)而對(duì)密封圈造成損傷的缺陷，利用圍壓室內(nèi)壁與可移動(dòng)底座側(cè)壁對(duì)密封圈的相互擠壓完成密封過(guò)程，保證了密封效果，同時(shí)提高了裝置的穩(wěn)定性和耐用性。
[〇〇24]5、代替螺栓的卡扣連接件及輔助卡扣連接件套環(huán)提高了組裝效率。連接件由三個(gè)呈120°的相同的卡扣組件構(gòu)成，卡扣的兩端分別設(shè)置有定位孔和定位稍，套環(huán)設(shè)置有兩個(gè)把手，方便安裝和拆卸。
[〇〇25]上述的試樣裝置能夠適用于不同尺寸試樣的三軸剪切試驗(yàn)，而且試樣安裝過(guò)程簡(jiǎn)單方便，提高了試驗(yàn)裝置的適應(yīng)性和耐用性。
【附圖說(shuō)明】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0028]圖2是本實(shí)用新型的自平衡球頭裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3是本實(shí)用新型的自平衡球頭上立柱的俯視圖。
[0030]圖4是本實(shí)用新型的上透水板試樣以及下透水板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ]圖5是本實(shí)用新型的上墊塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6是本實(shí)用新型的上套環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[〇〇33]圖7是本實(shí)用新型的圖6中上套環(huán)的C-D剖視圖。
[0034]圖8是本實(shí)用新型的下卡扣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖9是本實(shí)用新型的可移動(dòng)底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[〇〇36]圖中：反力架1、軸向傳感器2、軸向傳力桿3、圍壓室上蓋4、圍壓室上出水口 5、上卡扣6、上套環(huán)7、自平衡球頭裝置8、上定位銷(xiāo)9、上墊塊10、上透水板11、試樣12、圍巖室鋼壁13、乳膠膜14、排水管15、下透水板16、下進(jìn)水管17、下墊塊18、下套環(huán)19、下卡扣20、可移動(dòng)底座21、動(dòng)力源22。
[〇〇37]自平衡球頭上立柱801、上螺紋桿802、拉伸彈簧803、球頭面804、下螺紋桿805、自平衡球頭下立柱806。
[〇〇38] 一號(hào)定位銷(xiāo)1101、上排水孔1102、上密封槽1103、上密封環(huán)1104、上透水孔1105。
[0039]下透水孔1601、下密封槽1602、下密封環(huán)1603、下進(jìn)水孔1604、二號(hào)定位銷(xiāo)1605。
[〇〇4〇]上定位槽1001、下定位槽1002。
[0041 ]套環(huán)環(huán)體701、套環(huán)把手702。
[〇〇42]卡扣體2001、卡扣定位銷(xiāo)2002、卡扣定位銷(xiāo)孔2003。
[0043]密封圈2101、下排水口 2102、試樣進(jìn)水口 2103、圍巖室進(jìn)水口 2104。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。