可視化測量凍土平面應(yīng)變的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種可視化測量凍土平面應(yīng)變狀態(tài)下剪切帶和局部應(yīng)變發(fā)展過程的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]平面應(yīng)變試驗主要進行平面應(yīng)變條件下土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、剪切帶的發(fā)展過程和剪切破壞機理的研究。平面應(yīng)變狀態(tài)下巖土體的物理力學(xué)特性是一個典型的巖土工程問題，普遍存在于線性工程中，例如擋土墻、路基和條形基礎(chǔ)。在寒區(qū)巖土工程中平面應(yīng)變問題也相當(dāng)普遍，如我國修建于多年凍土地區(qū)的青藏公路和青藏鐵路等線性工程均處于平面應(yīng)變狀態(tài)。
[0003]從上世紀(jì)50年代開始，國內(nèi)外研究者開展了大量平面應(yīng)變試驗研究，研制了多種類型的平面應(yīng)變儀。盡管各種設(shè)備由于試驗?zāi)康牟煌?，其具體結(jié)構(gòu)和功能也不盡相同，但作為平面應(yīng)變儀它們最基本的結(jié)構(gòu)框架是相同的，即:通過使用剛性約束，限制土樣在一個主應(yīng)力方向上的應(yīng)變?yōu)榱?。在此基礎(chǔ)上，研究者通過試驗研究平面應(yīng)變狀態(tài)下土體的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、強度、土體剪切帶的發(fā)展和破壞機理。對應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和強度的測量手段均與常規(guī)三軸試驗相同。而對土體剪切帶的發(fā)展和破壞機理的研究，平面應(yīng)變試驗起到了極大的推動作用。人們使用立體影像技術(shù)(Stereophotogrammetry)、X射線技術(shù)(X-ray Tomography)以及數(shù)字圖像修正技術(shù)(Digital Image Correlat1n)實現(xiàn)了土體剪切破壞過程中剪切帶發(fā)展的可視化和數(shù)值化。基于這些技術(shù)，研究者可以直觀的研究土體剪切帶發(fā)展過程，揭示土體剪切破壞機理。以上提到的儀器均是針對融土進行的平面應(yīng)變試驗研究，而對于凍土處于平面應(yīng)變狀態(tài)的物理力學(xué)特性的試驗研究，尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)報道。因此，迫切需要一種可視化的平面應(yīng)變裝置來測量凍土平面應(yīng)變狀態(tài)下的其力學(xué)行為、剪切帶和局部應(yīng)變的發(fā)展規(guī)律。
[0004]要測量凍土平面應(yīng)變狀態(tài)下剪切帶和局部應(yīng)變發(fā)展的試驗，首先要保證土樣處于低溫狀態(tài)，其次凍土試驗所需的壓力級別遠高于融土試驗，這極大地增加了儀器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和儀器功能實現(xiàn)的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述，本實用新型的目的在于提供一種可視化測量凍土平面應(yīng)變的裝置，SP利用該裝置觀察凍土平面應(yīng)變狀態(tài)下剪切帶和局部應(yīng)變發(fā)展的過程。
[0006]本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種可視化測量凍土平面應(yīng)變的裝置，主要是由傳動鋼梁、滾珠絲杠、軸向壓力傳感器、保溫護罩、壓力艙、冷液循環(huán)管、圍壓加載系統(tǒng)、滑動底板、試樣、有機玻璃板、頂端承壓板、軸向加載軸、壓力艙冷浴、溫度傳感器、位移傳感器、保溫護罩有機玻璃視窗、壓力艙鋼化玻璃視窗、約束板固定螺栓和相機組成。壓力艙為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有冷液循環(huán)管，頂部設(shè)有排氣閥，壓力艙外圍有保溫護罩，保溫護罩的一側(cè)開有壓力艙鋼化玻璃視窗和有機玻璃視窗，相機正對壓力艙鋼化玻璃視窗和有機玻璃視窗;試樣置放在壓力艙內(nèi)，試樣一側(cè)裝有溫度傳感器，左右兩側(cè)由兩塊有機玻璃板約束，試樣上下兩端置有頂端承壓板和滑動底板，滑動底板中裝有位移傳感器，兩塊有機玻璃板由固定螺栓夾緊，并坐落在承壓底座上;壓力艙外圍，上頂端承壓板與軸向加載軸相連，軸向加載軸端部軸向壓力傳感器通過附在鋼架上的滾珠絲杠與傳動鋼梁接觸，滾珠絲杠底部與加壓馬達連接，壓力艙冷浴通過導(dǎo)管與冷液循環(huán)管連接，圍壓加載系統(tǒng)中的加壓馬達通過液壓油傳送管與壓力艙聯(lián)通，液壓油傳送管上裝有圍壓傳感器;壓力艙冷浴、圍壓加載系統(tǒng)和控制器分別通過導(dǎo)線相連，軸向壓力傳感器、圍壓傳感器、溫度傳感器、位移傳感器通過導(dǎo)線與控制器相連，控制器與計算機相連。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點是:
[0009]1、傳統(tǒng)平面應(yīng)變儀的壓力艙不具備溫度控制功能，本實用新型在控制凍土試樣的溫度處于恒定負溫和平面應(yīng)變的狀態(tài)下，對其施加恒定的軸向壓力(應(yīng)變速率)和圍壓同時觀測試樣在加載過程中剪切帶和局部應(yīng)變的發(fā)展過程。所采用的壓力艙為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有冷液循環(huán)管，通過與冷液循環(huán)管連接的壓力艙冷浴對壓力艙內(nèi)溫度進行控制，用于低溫平面應(yīng)變試驗；
[0010]2、壓力艙和保溫護罩均設(shè)有透明視窗(即雙層視窗)，視窗使用高強度鋼化玻璃以及耐高壓密封條，能夠顯著提高壓力艙相對于融土試驗的承壓能力。以便試驗過程中拍攝試樣變形發(fā)展的圖片，能夠?qū)崿F(xiàn)低溫下凍土平面應(yīng)變狀態(tài)下剪切單和局部應(yīng)變的可視化測量。
【附圖說明】
[0011]圖1本實用新型示意圖。
[0012]圖2是圖1中壓力艙側(cè)立面剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]下面，結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案再作進一步的說明:
[0014]如圖1-2所示，一種可視化測量凍土平面應(yīng)變的裝置，主要是由傳動鋼梁2、滾珠絲杠3、軸向壓力傳感器4、保溫護罩5、壓力艙6、冷液循環(huán)管7、圍壓加載系統(tǒng)9、滑動底板13、試樣14、有機玻璃板15、頂端承壓板16、軸向加載軸18、壓力艙冷浴21、溫度傳感器22、位移傳感器23、保溫護罩有機玻璃視窗24、壓力艙鋼化玻璃視窗25、約束板固定螺栓26和相機27組成。壓力艙6為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有冷液循環(huán)管7，頂部設(shè)有排氣閥17，為了保證壓力艙6內(nèi)目標(biāo)溫度的精準(zhǔn)度，在壓力艙6外圍增設(shè)一層保溫護罩5。保溫護罩5的一側(cè)開有壓力艙鋼化玻璃視窗25和有機玻璃視窗24，相機27正對有機玻璃視窗24 ；試樣14為長方體，放置在壓力艙6內(nèi)，在試樣14頂端、底端以及中間位置安裝的溫度傳感器22能夠?qū)崟r測量試樣14三個點的溫度。試樣14的溫度是通過中空的壓力艙6內(nèi)的冷液循環(huán)管7與壓力艙冷浴21相連進行控制的。試樣14左右兩側(cè)由兩塊有機玻璃板15約束，來限制試樣14在一個方向的應(yīng)變?yōu)镺;試樣14上下兩端置有頂端承壓板16和滑動底板13，滑動底板13兩側(cè)裝有位移傳感器23，兩塊有機玻璃板15用固定螺栓26夾緊，