CN205192836U - 考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室 - Google Patents

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舒安齐
肖衡林
庄心善
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Abstract

本实用新型涉及一种考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，竖向加压装置的加压头在钢制护筒上口内，竖向加压装置的底部排水装置由底部固定装置固定；底部排水装置设底部排水管；密封竖向加压装置的轴承由钢制旋盖上部开口伸出；密封钢制旋盖带螺纹旋钮侧内口与钢制护筒上口外螺纹连接；钢制护筒底部由螺栓固定在承台上；橡胶柱体加压装置在钢制护筒内，橡胶柱体加压装置内腔有注液孔。试验时,柱体试块放入橡胶柱体加压装置中，液体注入橡胶柱体加压装置内腔，橡胶柱体加压装置膨胀对试验土体产生均匀的围压，竖向加压装置只对试验土体顶部截面产生压力荷载。竖向加载与横向加载独立进行，构造简单，操作简便，易控制、可实现大部分试验。

Description

考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室
技术领域
本实用新型涉及一种考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室。
背景技术
三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷***、施加周围压力***、孔隙水压力量测***等组成。
目前有普通三轴压缩试验仪和真三轴压缩试验仪两种：
1、普通三轴压缩试验仪是通过加入液体(主要为水)围压来模拟岩土体收到的围压荷载，在通过竖向液压装置模拟竖向荷载；普通三轴压缩试验仪只能模拟竖向荷载大于或等于水平荷载(即)的情况，模拟类型较单一；
2、真三轴压缩试验仪是通过三个方向上加载来模拟岩土体的受力状态。但真三轴压缩试验仪同样不能模拟竖向荷载小于水平荷载的情况，且制造复杂，仪器庞大且精密，造价高昂，不易普及。
两种压缩试验仪试验中通过传感器和压力表记录各向压力大小，通过不断加压，最终将岩土体压坏，通过计算最终测得岩土体的抗剪强度。
在现场基坑开挖过程中，偶有遇到开挖基坑边坡附近土体卸荷后，出现只受水平荷载作用，或竖向荷载小于水平荷载的情况。这类工况下，目前的三轴压缩试验仪很难进行实际模拟。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现状，旨在提供一种在任何情况能实现竖向加载与横向加载独立进行，构造简单，操作简便，易控制，造价低，使用寿命长、便于维修的土工三轴仪压缩试验压力室。
本实用新型目的的实现方式为，考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，竖向加压装置的加压头在钢制护筒上口内，竖向加压装置的底部排水装置由底部固定装置固定；底部排水装置设有底部排水管；密封竖向加压装置的轴承由钢制旋盖上部开口伸出；密封钢制旋盖带螺纹旋钮侧内口与钢制护筒上口外螺纹连接；钢制护筒底部由螺栓固定在承台上；橡胶柱体加压装置在钢制护筒内，橡胶柱体加压装置的内腔有向内注入液体的注液孔；底部固定装置固定在承台内；底部排水管穿过承台，接外面的排水管。
试验时先将密封钢制旋盖扭开，将橡胶柱体加压装置从钢制护筒内取出。将柱体试块放入橡胶柱体加压装置中，然后再次放入钢制护筒内。将钢制旋盖扭紧，固定住竖向加压装置。将液体注入橡胶柱体加压装置的内腔内，使橡胶柱体加压装置发生膨胀，使其对试验土体产生均匀的围压，但却不干扰竖向加压装置的单独加压。竖向加压装置只对试验土体顶部截面产生压力荷载，不干扰橡胶柱体加压装置的单独加压。
实验过程中通过控制注入液体的压力以及观测橡胶柱体加压装置注液孔处所装压力表的读数，可以精确的控制土体试块的围压(即σ2和σ3)，得到试验理想数值。同时由于互不干扰性，竖向加压装置可以控制产生任意大于等于或者小于围压的竖向荷载，使试验可以模拟出普通三轴压缩试验仪无法模拟的情况。
本实用新型的有益效果是：
1、试验时可以单独对围压(即σ2和σ3)和竖向荷载(σ1)进行控制，两者之间不受相互干扰；
2、可以模拟普通三轴压缩试验仪无法模拟的竖向荷载小于围压(即σ1＜σ2＝σ3)的情况；
3、试验装置简单，易于安装和操作，造价低，复杂机械连接件少、使用寿命长、便于维修。
将圆柱形试验土体放入橡胶柱体加压装置内，实现让试验土体竖向压力和围压分开施加，本实用新型可以模拟普通三轴压缩试验仪无法模拟的竖向载荷小于围压载荷的情况。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图，
图2为钢制护筒结构俯视图，
图3为底部排水装置结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图详述本实用新型。
本实用新型的竖向加压装置1的加压头在钢制护筒5上口内，加压头能够上下活动又不左右晃动，竖向加压装置1的底部排水装置9由底部固定装置11固定；底部排水装置9设有底部排水管8。密封竖向加压装置1的轴承由钢制旋盖2上部开口伸出，轴承能够上下活动又不左右晃动。密封钢制旋盖2带螺纹旋钮侧内口与钢制护筒5上口外螺纹连接。钢制护筒底部由螺栓7固定在承台10上。橡胶柱体加压装置4在钢制护筒5内，橡胶柱体加压装置的内腔有向内注入液体3的注液孔6。底部固定装置11固定在承台10内。底部排水管8穿过承台，接外面的排水管。
参照图1，本实用新型的竖向加压装置1直径为100mm，厚度为20mm；由钢制旋盖上部开口伸出的轴承直径为40mm，长度为50mm。密封钢制旋盖2厚6mm，由优质钢制作而成，内径为162mm，外径为174mm，可与钢制护筒底部螺纹接口旋紧后固定，形成密封空间。上部开有40mm直径孔洞可让竖向加压装置1轴承移动。
橡胶柱体加压装置4柱体高度300mm，橡胶壁厚度为3mm，内腔厚20mm。橡胶柱体加压装置4的注液孔6孔径为12mm，嘴头为钢制螺纹接口。橡胶柱体加压装置4的注液孔6处装有压力表，能够记录内壁围压的大小。
橡胶柱体加压装置4的橡胶采用耐水耐腐蚀，较易弹性变形的橡胶材料，底部橡胶柱体加压装置端部采用高强度钢制螺纹嘴头。
钢制护筒5由优质钢制作而成，厚5mm，内径为152mm，外径为162mm，底部固定端直径340mm，底部固定端有六个均匀圆周分布的螺栓孔12(见图2)，孔心距固定端边部30mm，可通过六颗内径为10mm的螺栓7与承台10相连。
参照图3，底部排水装置9由优质钢制作而成，直径为100mm，厚度为20mm，轴承直径为40mm，中心开有连底部排水管8的排水孔13，排水孔直径为10mm，排水孔口与底部平齐并设有压力表和止水阀。排水孔上所连底部排水管8直径为10mm，可连接压力表和阀门。承台为边长162mm，高度150mm优质钢承台。底部固定装置为厚度4mm，直径400mm，高度220mm优质钢圆柱。
用上述规格的本实用新型进行试验，试验时先将密封钢制旋盖扭开，将橡胶柱体加压装置从钢制护筒内取出。将直径为100mm，高度300mm土体试块一份，外面套上一层塑料薄膜，放入橡胶柱体加压装置4中，然后再次放入钢制护筒内，注意放入时钢制护筒5底部的预留孔洞要与橡胶柱体加压装置底部注液孔6相吻合。将钢制护筒5通过螺栓7与底部固定装置11相固定，将竖向加压装置1与试验土体相接处但不要施加力，然后旋紧密封钢制旋盖2。将液体通过液压泵注入橡胶柱体加压装置4的内腔内，由于液体的注入使使橡胶柱体加压装置发生膨胀变形，钢制护筒5内壁和橡胶壁外侧紧密接触，限制其膨胀，则压力无法通过变形释放，从而转化为对内部试块产生的围压。通过橡胶柱体加压装置)的注液孔6处装有压力表可以记录此时土体试块所受到的围压大小，而此时竖向加压装置1也可以按照试验要求独立进行加压，底部排水装置可以按照试验是否要求排水进行排水控制。
实验过程中通过控制注入液体的压力以及观测橡胶柱体加压装置注液孔处所装压力表的读数，可以精确的控制土体试块的围压(即σ2和σ3)，得到试验理想数值。同时由于互不干扰性，竖向加压装置可以控制产生任意大于等于或者小于围压的竖向荷载，使试验可以模拟出普通三轴压缩试验仪无法模拟的情况。

Claims (9)

1.考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：竖向加压装置的加压头在钢制护筒上口内，竖向加压装置的底部排水装置由底部固定装置固定；底部排水装置设有底部排水管；密封竖向加压装置的轴承由钢制旋盖上部开口伸出；密封钢制旋盖带螺纹旋钮侧内口与钢制护筒上口外螺纹连接；钢制护筒底部由螺栓固定在承台上；橡胶柱体加压装置在钢制护筒内，橡胶柱体加压装置的内腔有向内注入液体的注液孔；底部固定装置固定在承台内；底部排水管穿过承台，接外面的排水管。
2.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：竖向加压装置(1)直径为100mm，厚度为20mm；由钢制旋盖上部开口伸出的轴承直径为40mm，长度为50mm。
3.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：密封钢制旋盖(2)厚6mm，由钢制作而成，内径为162mm，外径为174mm；上部开有直径为40mm孔洞。
4.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：橡胶柱体加压装置(4)柱体高度300mm，壁厚度为3mm，内腔厚20mm，注液孔(6)孔径为12没m。
5.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：橡胶柱体加压装置(4)的注液孔(6)处装有压力表。
6.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：钢制护筒(5)厚5mm，内径为152mm，外径为162mm，底部固定端直径340mm，底部固定端有六个均匀圆周分布的螺栓孔，孔心距固定端边部30mm。
7.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：底部排水装置(9)直径为100mm，厚度为20mm，轴承直径为40mm，中心开有直径为10mm的排水孔；底部排水管(8)直径为10mm。
8.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：底部排水装置(9)中心开有连底部排水管(8)的排水孔，排水孔直径为10mm，排水孔口与底部平齐并设有压力表和止水阀。
9.根据权利要求1所述的考虑土体卸荷的土工三轴仪压缩试验压力室，其特征在于：承台(10)为边长162mm，高度150mm钢承台；底部固定装置(11)为厚4mm，直径400mm，高220mm钢圆柱。
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