CN207730574U - 试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种试验设备。该设备包括：试验室由底面和侧面构成，在试验室的底面绘制有标记线，标记线将试验室划分为位于底面的中心位置的第一区域和位于第一区域***的包裹第一区域的第二区域，其中，试验室包括底面不透水的普通试验室和底面透水的透水试验室；加载装置包括加压垫板、压头和千斤顶，其中，压头作用于加压垫板以将千斤顶产生的压力均匀作用于加压垫板，加压垫板包括与第一区域的形状和大小匹配的第一加压垫板和与第二区域的形状和大小匹配的第二加压垫板。本实用新型实施例通过对试验室进行分区，并为各区定制相应的加压垫板，可以使试验室能用于模拟各种不同工况的试验，可以在一定程度上提高试验设备的利用率。

Description

试验设备

技术领域

本实用新型涉及土工试验领域，尤其涉及一种试验设备。

背景技术

目前的室内土工试验一般会在一定的试验仪器内进行相关的试验。一般都会人为的制造一个约束条件，以模拟现场的实际工况，通常情况下，这些约束条件都是与工程实际工况不完全相符的，例如，三轴压缩试验中，将试样用橡胶等材料包裹后，施加一定的围压，通过不固结不排水剪试验、固结不排水剪试验、固结排水剪试验三种类型的试验模拟所有的工况，而实际工程中，材料是不会被橡胶等材料进行侧向约束的，并且材料和其周围的压力可能会不同，或者还有可能根本没有侧向压力。例如，渗透试验，将试样放入试验圆筒中进行渗透测试，增加了边界对试验结果的影响；侧限压缩试验，将试样放入刚性试验室中对试样进行压缩测试。

发明人在实现本实用新型的过程中发现：现有的试验设备无法很好地模拟多种不同的工况，所能进行的试验单一，每次做不同的试验还需制备多种试样，对试样的利用率不高。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述至少一个技术问题，本实用新型实施例提供一种试验设备，包括试验室和加载装置，其中：

所述试验室由底面和侧面构成，在所述试验室的底面绘制有标记线，所述标记线将所述试验室划分为位于所述底面的中心位置的第一区域和位于所述第一区域***的包裹所述第一区域的第二区域，其中，所述试验室包括底面不透水的普通试验室和底面透水的透水试验室；

所述加载装置包括加压垫板、压头和千斤顶，其中，所述压头作用于所述加压垫板以将所述千斤顶产生的压力均匀作用于所述加压垫板，所述加压垫板包括与所述第一区域的形状和大小匹配的第一加压垫板和与所述第二区域的形状和大小匹配的第二加压垫板。

通过对试验室进行分区，并对各区定制相应的加压垫板，可以使试验室能用于进行各种不同工况的试验。

在一些实施方式中，所述试验室为透水试验室，所述设备还包括接水器，所述接水器的横截面积不大于所述试验室的第一区域的面积，所述接水器能够可拆卸地连接至所述渗透试验室的底面外侧与所述第一区域对应的范围内。

通过将接水器的横截面积设置为小于第一区域的面积，可以使渗透试验受侧壁的影响极大地降低，从而能够得到更加精确的渗透试验数据。

在一些实施方式中，形成所述普通试验室的第二区域的所述底面和所述侧面由可拆卸的多个部分组成。

通过将底面和侧面做成可拆卸的，可以在试验的过程中随时拆卸掉部分底面或侧面，从而可以通过一份试样就能模拟多种工况，提高试验效率。

在一些实施方式中，所述可拆卸的多个部分均由部分底面和部分侧面围成，所述可拆卸的多个部分形状、大小均相同。

通过将可拆卸的多个部分做成一样的，从而可以得到一些渐变的试验数据，更好地进行各种工况试验，更快地找到某些试验的临界点。

在一些实施方式中，所述加载装置的数量不少于两个以至少同时作用于所述第一区域和所述第二区域。

通过将加载装置的数量设置成不少于两个，可以同时对各个区域进行加载。

在一些实施方式中，所述试验设备还包括支架，所述支架包括“H”型支架，所述支架用于支撑所述加载装置并设置有可滑动区域以能够在竖直方向拉伸和收缩，从而对所述加载装置进行升降。

通过采用“H”型支架，稳定性更好，通过设置可滑动的区域，从而在滑动过程中就能实现支架在竖直方向的升降，方便对安装在支架上的各个组件进行高度的调节，例如加载装置和量测装置。

在一些实施方式中，所述试验设备还包括旋转横梁，所述旋转横梁的一端固定在所述“H”型支架的竖杆上并能够绕着所述竖杆旋转，所述加载装置固定在所述旋转横梁的另一端上。

通过将加载装置固定在旋转横梁的一端，使旋转横梁绕着支架的竖杆转动时，加载装置能够移出试验室的上空，便于对试验室进行操作，例如加入试样或者移出部分试样等。

在一些实施方式中，所述试验设备还包括量测装置、信息处理***和动力***，

所述量测装置包括加载量测装置、变形量测装置和渗透量测装置；

所述信息处理***分别与所述动力***和所述量测装置连接，以对所述量测装置反馈的数据进行处理，根据处理结果生成控制指令并向所述动力***发送所述控制指令，

所述动力***与所述加载装置连接以根据所述信息处理***的控制指令控制所述加载装置加压。

通过将量测装置、动力***与信息处理***连接，可以通过信息处理***实现试验过程中的自动控制，从而实现更加精准的控制，使试验获得的数据更加精确。

在一些实施方式中，所述信息处理***包括接收单元、处理单元和控制单元，

所述接收单元用于接收所述量测装置量测的参数信息并发送至所述处理单元；

所述处理单元根据预设的控制参数指标对所述量测的参数信息进行处理并生成控制指令；

所述控制单元根据所述预设的控制参数指标控制所述动力***带动所述加载装置工作和/或响应于所述处理单元的控制指令控制所述动力***带动所述加载装置工作。

通过接收单元、处理单元和控制单元，从而可以实现基于预设的控制参数指标自动地控制动力***和加载***，从而实现精准的试验条件控制，使得试验结果更加精准。

在一些实施方式中，所述土工试验设备还包括振动***，所述振动***能够通过可拆卸的方式固定在所述试验室的底面以为所述试验室提供振动输入。当然，振动***也可以单独设置在平台上，本申请在此方面没有限制。

在本实用新型实施例中，通过对试验室进行分区，并为各区定制相应的加压垫板，可以使试验室能用于模拟各种不同工况的试验，可以在一定程度上提高试验设备的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的一种试验设备的结构示意图。

图2a、图2b和图2c是本实用新型实施例提供的试验室的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例提供的一种土工试验方法的流程图；

图4a、图4b是本实用新型一实施例提供的另一种土工试验仪器的两种不同形态的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的又一种土工试验仪器的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的再一种土工试验仪器的结构示意图。

其中，1-试验箱，2-试验平台，3-压头，4-千斤顶，5-量测装置，6- 高度调节器，7-下底座，8-上顶座，9-横梁，10-旋转横梁，11-上竖梁，12- 下竖梁，13-信息处理***，14-动力***。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，以下实施例中涉及到的试验数据均是在本实用新型的试验装置中按照以下所描述的方法得出的数据。

请参考图1，其示出了一种试验设备的结构示意图。本实施例的试验设备不仅可以适用于土工试验，还可用于其他测试材料(如岩石、混凝土等非金属材料及金属材料)的相关试验中。需要说明的是，虽然在图1中仅示例性的示出了一个加载装置和量测装置。

如图1所示，试验设备包括试验箱1，试验平台2，压头3，千斤顶4，量测装置5，高度调节器6，下底座7，上顶座8，横梁9，旋转横梁10，上竖梁11，下竖梁12，信息处理***13，动力***14。

其中，试验箱1用于盛装部分试验设备或配重，如信息处理***、动力***等可以放置在试验箱里。下底座7，上顶座8可以使设备支架底部和上部均有支持，如通过调节后，可以使设备支架的上部与试验厂房的房顶紧密接触，通过试验厂房的房顶和地面将试验设备在竖直向固定；当然，也可以采用地脚螺栓的方式将设备支架的底部直接锚固在试验厂房的底部。

加载装置由加压垫板(图中未示出)、压头以及千斤顶等构成，量测装置可以位于加载装置的内部，例如图中位于压头和千斤顶之间，当然也可以独立于加载装置，单独设置，本申请在此方面没有限制。有些量测装置例如形变量测装置和压力量测装置可以设置在加载装置内部，而有些量测装置如孔压量测装置和渗透量量测装置则需要单独设置，根据具体的不同的试验场景确定。试验室(图中未示出)可以放置在试验平台2上以进行相关试验。试验室的具体结构如图2a，2b或2c所示。

如图2a所示，试验室(仅示出试验室的底部)被标记线103划分为第一区域101和第二区域102。第一加压垫板(图中未示出)具有和第一区域相同的形状和大小，第二加压垫板(图中未示出)具有和第二区域相同的形状和大小。从而当所述试验室中盛装试样时，加载装置能通过第一加压垫板均匀地对第一区域的试样加压，并通过第二加压垫板均匀地对第二区域的试样加压。由于试验室被划分为两个区域，位于两个区域内的试样都能被单独加压，因此，该试验设备能够用于模拟多种不同的试验场景，提高试样和设备的利用率。

如图2b所示，其示例性地示出了试验室的第二区域能够由多个可拆卸的部分1021、1022、1023和1024组成。需要说明的是，试验室的侧面也是可拆卸的，例如图中示出第二区域由4个大小不一的可拆卸的部分构成，其中，当拆除1022或者1023之后，第一区域的试样的一侧没有了任何侧向压力，此时，可以进行一侧没有侧向约束的相关试验，也可以一侧拆除后将试验盒侧面移动到拆除的部分中靠近试样的位置以重新为第一区域的试样提供侧向压力，本申请在此方面没有限制。本领域的技术人员可以理解，可拆除的多个部分还可以是其他可选的数量，或者各部分大小不同，本申请在此方面没有限制。

如图2c所示，其示例性地示出了试验室的底面为圆形，并为可拆卸的。需要说明的是，试验室还可以是其他形状的，例如矩形、三角形等，本申请在此方面没有限制。另外，当第二区域由多个部分组成时，试验室侧面也可以由相同数量的多个部分组成，从而能与各个底面部分共同形成一个可拆卸的空间。进一步的，与第二区域形状大小对应的第二加压垫板也可以由可拆卸的多个部分组成，以与可拆卸的各个底面对应，并能更好地适应于各种试验场景，本申请在此方面没有限制。

量测装置可以包括形变量测装置，压力量测装置，渗透量量测装置以及孔压量测装置等，本申请在此方面没有限制。

高度调节器设置在支架的中部，可以用于调节支架的高度，从而使加载装置可以在竖直方向运动。当然，也可以对试验平台进行升降，从而使试验平台上的试验室(或试验盒)充分接近加载装置，之后再对加载装置的高度进行微调以进行相关试验。

旋转横梁可以设置在支架的横梁上，从而可以使加载装置能够绕着支架的竖杆旋转。需要使用加载装置时，可以将加载装置旋转至试验平台的上空，当不需要使用加载装置时，可以将加载装置旋转出试验平台的上空，从而方便对试验平台上的试验盒及试验盒内的试样进行操作。旋转横梁上还可以有轨道，加载装置上可以有滚轮以使加载装置能够在旋转横梁上移动。

在一些可选的实施例中，试验室为透水试验室，设备还包括接水器，接水器的横截面积不大于试验室的第一区域的面积，接水器能够可拆卸地连接至渗透试验室的底面外侧与第一区域对应的范围内。其中，接水器的数量可以有一个或者多个，本实用新型在此方面没有限制。还可以设置一个大的接水器，用于接收整个试验室在渗透或者压缩试验中渗透出来的水。

以下，结合利用本实用新型给出的试验设备试验的过程以更好地说明本实用新型的试验设备的功能。

在试验开始之前，可以先分析土工待测试样的类型及模拟的工况；

之后，根据土工待测试样的类型及模拟的工况，制备待测试样的模拟环境材料；

之后，围着空的试验室的内侧壁在试验室的第二区域放置一圈制备的土工待测试样的模拟环境材料；

之后，在模拟环境材料限定的第一区域内放置土工待测试样，使得模拟环境材料构成了与土工待测试样接界的***墙；当然，也可以先在第一区域放试样，然后再在第二区域放模拟环境材料；也可以在第一、第二区域同时制样；

最后，对***墙内的土工待测试样进行土工试验，土工试验包括三轴试验、压缩试验、固结试验和渗透试验以及在此试验设备的基础上进行的其他相关的土工试验(如击实试验、承载比试验、回弹模量试验、黄土湿陷性试验、膨胀土的试验、冻土的试验等等)等。

在本实施例中，拿到土工待测试样后，可以先简单分析该土工待测试样的类型及模拟的工况，根据分析结果，选择试验材料。之后，可以先围着空的试验室的内侧壁放置一圈制备的模拟环境材料以为待测土工试样提供更加真实的***环境。之后，将待测土工试样放置在模拟环境材料限定的区域内，并使得待测土工试样与模拟环境材料接界从而模拟环境材料成为待测土工试样的***墙并能为待测土工试样提供更加接近真实情况的侧向压力。最后，对模拟环境材料所形成的***墙内限定的土工待测试样进行土工试验，土工试验包括三轴试验、压缩试验、固结试验、压缩试验和渗透试验以及在此试验设备的基础上进行的其他相关的土工试验(如击实试验、承载比试验、回弹模量试验、黄土湿陷性试验、膨胀土的试验、冻土的试验等等)等。

本实施例的土工试验方法通过为土工试样制备模拟环境材料，并在模拟环境材料的包围下进行相关的土工试验，可以更好地模拟真实环境，减少因试验室带来的误差。

在一些可选的实施例中，土工试验为渗透试验，对***墙内的土工待测试样进行土工试验包括：量测***墙内的至少部分土工待测试样的渗透量。其中，至少部分可以是***墙内所有的土工待测试样，也可以是土工待测试样的一部分。通过只量测***墙内的至少部分土工待测试样的渗透量，可以减少容器壁(试验室的内侧壁)对渗透试验造成的影响。

在一些可选的实施例中，土工试验可以为三轴试验、压缩试验或固结试验，对***墙内的土工待测试样进行土工试验包括：以预设加载速率对***墙内的土工待测试样和/或***墙施加轴向的预设压力；量测与预设加载速率对应的实际加载速率以及土工待测试样的形变量。在本实施例中，对于三轴试验、固结试验或者压缩试验，进行土工试验时，还可以对土工待测试样和***墙的模拟环境材料分别施加压力以模拟各种可能的场景，例如土工待测试样与模拟环境材料都承受相同大小的压力，或者土工待测试样比模拟环境材料承受更大的压力等，需要做这些试验是因为实际应用时可能会存在待测土工试样与其环境材料可能会承受不同的压力，例如当待测土工试样在实际环境中所处的地势低于其环境材料时，其环境材料对待测土工试样造成的侧向压力必然与地势相同时不同。

进一步可选的，在量测与预设加载速率对应的实际加载速率以及土工待测试样的形变量之后，方法还包括：当实际加载速率不等于预设加载速率时；增加或减少预设加载速率以使实际加载速率等于预设加载速率；在实际加载速率等于预设加载速率时，量测土工待测试样的形变量。为了尽可能精确地模拟想要模拟的场景，需要不断地调整可控的量，如加载速率、压力等，以使试验结果更加精确。例如当施加的预设加载速率为2kPa/s，测得实际加载速率仅为1.5kPa/s时，则可以再增加0.5kPa/s的加载速度以不断接近想要测量的值，从而使测量的最终结果更加准确。

在一些可选的实施例中，以预设加载速率对***墙内的土工待测试样和/ 或***墙施加轴向的预设压力还包括：以不同的预设加载速率对土工待测试样和***墙施加轴向的不同的预设压力以对土工待测试样和***墙进行压缩和拉伸试验。通过对***墙和土工待测试样施加不同的控制条件从而可以进行不同试验场景的模拟，使土工试验能够为实际应用提供更多种实验数据，从而更好地知道实际施工。

在另一些可选的实施例中，上述试验室可以为非闭合式试验室，该试验室可以由可拆卸的多个部分组成，该土工试验方法还可以包括：撤掉土工待测试样的一侧或几侧的试验室和/或***墙的约束；继续给土工待测试样施加压力，并量测试样的变形；根据土工待测试样的形变量或者变形速率判断施压的终止荷载。通过模拟撤掉部分或全部***墙或试验室的场景，可以为实际生产中可能出现的场景提供试验数据，并能模拟可能发生的危险以更好地预警。

在另一些可选的实施例中，上述土工试验方法还包括：为土工试验施加振动作用以进行振动相关试验。例如，可以模拟地震场景以试验抗震能力等。

以下，以固结试验、三轴试验和渗透试验为例，以使本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要说明的是，虽然以下描述针对的是固结试验、三轴试验和渗透试验，本领域的技术人员根据以下描述，同样可以将本实用新型要保护的方法应用到其他土工试验或者其他材料的试验中，例如压缩试验或者是金属材料试验等，本申请在此方面没有限制。

其中，固结试验可以在图3中示出的固结试验仪上进行，三轴试验可以在图4a和图4b中示出的三轴试验仪上进行，渗透试验可以在图5中示出的渗透试验仪上进行，压缩试验可以在图6中示出的压缩试验仪上进行。需要说明的是，上述试验仪只是示例性的，并不代表最终产品。

1、固结试验仪(参见图3)

本设备主要通过试样周围的岩土体材料或其他材料(可以与试验的试样同种材料，也可以是不同材料)给试样提供全部或部分的侧向围压力，并能避免试样与试验器材(透水板及垫板除外)的接触界面对试验结果的影响，实现不同工况下的测试试验，测得试样的相关试验参数。

压缩试验仪器的主要结构，由试验室，加载装置，周围加载装置，护环，环刀，水槽，应变量测装置，透水板及加压垫板，孔压量测***，排水排气***(图中有画出但未以文字标示出)，试验平台等组成。根据试验需要，可以是适当增减相应的辅助设施(例如，需要测定试样的水平向的固结相关的参数时，可以在试验室侧面增加透水孔；需要测试试样在振动作用下的相应时，可以增加振动输入***，通过振动输入***给试样提供振动输入；不需要了解孔压的变化情况时，可以去掉孔压量测***)，但都不用影响本设备避免试样与环刀及护环的接触界面对试验结果的影响及模拟试样的周围环境与试验工况。试验室用来盛装试验试样并提供试验空间，加载装置给试样提供压力，周围加载装置给试样周围的材料提供压力，水槽用来盛装液体，应变量测装置用来测量试样的变形，透水板及加压盖板给试样提供渗透通道及使试样受力均匀，孔压量测***用来量测试验室内的试样和(或)试样周围材料的孔压，排水排气***用来排出试样及试样周围材料中的流体，试验平台主要给试验设备提供固定及安装平台，振动输入***用来给与振动相关的试验提供振动输入。

加载装置可以对测试试样进行加载，周围加载装置可以对试样周围材料进行加载，孔压量测***可以量测试验过程中试样中的孔压变化，应变量测装置可以量测试验过程中试样的变形。

例如，试验设备安装完毕、试样(假定试样与试样周围材料是相同材料) 制作好后，通过加载装置、周围加载装置给试样进行加载100kPa，并通过应变量测装置量测100kPa作用下试样的变形过程，直至变形稳定，在此过程中，可以通过孔压量测***测量孔压的消散过程；100kPa作用下的试样变形稳定后，保持周围加载装置的压力不变，通过加载装置继续给试样增加20kPa的压力，通过应变量测装置测量试样的变形过程，通过孔压量测***测定孔压的消散过程，直至试样变形稳定。可以测得100kPa的周围加载装置压力提供的围压下，试样在100～120kPa范围内，试样的孔隙比变化，压缩系数，压缩模量，体积压缩系数，压缩指数，回弹指数(试验由回弹阶段时)，固结系数，时间因数，固结度等与固结相关的试样参数。

本设备也可以测定振动作用下，试样的变形与孔压变化等情况。例如，试验设备安装完毕、试样(假定试样与试样周围材料是相同材料)制作好后，通过加载装置、周围加载装置给试样进行加载100kPa，并通过应变量测装置量测100kPa作用下试样的变形过程，直至变形稳定，在此过程中，可以通过孔压量测***测量孔压的消散过程；100kPa作用下的试样变形稳定后，保持周围加载装置和加载装置的压力不变，通过振动输入***给试样施加一个振动，并测定在该振动作用下，通过应变量测装置及孔压量测***测量试样的变形及孔压变化。

2、三轴试验(参考图4a自下而上施加压力和图4b自下而上施加压力)

本设备主要通过试样周围的岩土体材料或其他材料(可以与试验的试样同种材料，可以是不同的材料)给试样提供全部或部分的侧向围压力，通过对试样进行相应的试验，测得不同工况下的试验参数。该设备除可以实现常规三轴试验仪所能完成的试验外，还可以进行其他相关的试验，例如压缩性、承载能力等等。

三轴试验仪器的主体结构由加载装置，周围加载装置(可以是一个加载单元，也可以是几个独立的加载单元组成)，试验室，应变量测装置，孔压量测***，排水排气***(图中有画出但未以文字标示出)，试验平台，透水石与垫板等组成。加载装置，主要给试样提供轴向压力；周围加载装置，主要给加载装置下的试样的周围材料提供压力；试验室，主要用来盛装试样及试样的周围材料，并给试验提供试验空间；应变量测***，主要用来量测试样过程中试样的变形；孔压量测***，主要用来量测试验过程中试样或者试验室内材料的孔压；排水排气***，主要排出试样及试样周围材料中的水和气；试验平台，主要给试验设备提供固定及安装平台；透水石，主要用作试验室内材料的排水排气通道，并可以使试验室内材料受力均匀；垫板，可以平衡压力使垫板下试样受力均匀。根据试验需要可以适当增减相应的设备，例如需要测定振动作用下试样的相应，可以增设振动输入***，通过振动输入***，给试验输入振动作用，进行与振动相关的试验使用。

根据试验需要，试验室选择合适的形状和形式，可以圆形，可以方形或者其他形状；试验室可以是四周闭合式的(如闭合圆环)，可以是不闭合的 (如3/4圆环，缺少一个边的方形等)；试验室可以是一个整体的，也可以是由几部分可拆卸组合的构件构成的。试验室的横截面面积大于(或者不小于) 加载装置(或者加载装置下的透水石与垫板)与试样的接触面积。可根据实际需要给试验设备添加或删除相应的辅助装置，如，去除孔压量测***、振动输入***，增加试验台架等。

对于试验室为四周闭合式的三轴试验：

例如，进行三轴试验时，试样制作好，放入试验室内，通过周围加载装置和加载装置将试样加压到需要的竖向压力(或者直接通过周围加载装置和加载装置向试样施加的竖向固结压力，使试样达到试验需要的状态)，然后，维持周围加载装置的压力，通过加载装置继续给试样施加压力，增加加载装置下的试样的竖向受力，并通过应变量测装置实时量测试样的竖向变形，根据试样的变形量或者变形速率判断加载装置施压的终止荷载；

例如，进行三轴试验时，试样制作好，放入试验室内，通过周围加载装置和加载装置将试样加压到需要的竖向压力(或者直接通过周围加载装置和加载装置向试样施加的竖向固结压力，使试样达到试验需要的状态)，然后，维持加载装置的压力，通过周围加载装置继续给试样施加压力，增加试样的周围压力，并通过应变量测装置实时量测试样的变形，根据试样的变形量或者变形速率判断加载装置施压的终止荷载；

试验时，周围加载装置与加载装置的工作状态可以根据实际需要进行调整，并不拘泥于上述的试验步骤，可以根据需要调整各荷载以及排水排气***的工作状态，完成对试样的不同测试。例如，周围加载装置与加载装置达到试验要求的荷载后，撤掉某一侧的周围加载装置，然后在继续通过加载装置对试样进行加压等等。

试验时，加载装置及加载装置下的试样可以并不处于试验室的中间位置，加载装置与周围加载装置之间的相对位置关系可以是任意组合的，加载装置可以处于加载装置与周围加载装置所组合的平面的正中间，也可以是处于其他位置。

针对试验室为四周为非闭合式(或可以拆卸组装的闭合式)的三轴试验：

例如，试样制作好，放入试验室内，通过周围加载装置和加载装置将试样加压到需要的竖向压力(或者直接通过周围加载装置和加载装置向试样施加的竖向固结压力，使试样达到试样需要的状态)，然后，撤掉试样的一侧或几侧的约束，继续通过加载装置给试样施加压力，增加试样的竖向受力，并通过应变量测装置实时量测试样的变形，根据试样的变形量或者变形速率判断加载装置施压的终止荷载。

例如，试验时，周围加载装置与加载装置的工作状态可以根据实际需要进行调整，并不拘泥于上述的试验步骤，可以根据需要调整各荷载以及排水排气***的工作状态，完成对试样的不同测试。对于，非闭合及拆卸组合式试验室的试验，不拘泥于上述的试验步骤，可以根据实际需要，对侧限条件进行调整，完成试样在不同工况下的参数测定

试验时，周围加载装置可以给试验提供均匀大小的压力，也可以给不同部位提供不同的压力；加载装置与周围加载装置可以根据试样在试验室内所处的相对位置，调整各自的位置。

对于加载装置、周围加载装置可以是独立的一个加载单元，也可以是有多个独立的加载单位构成，例如，当周围加载装置为多个独立的加载单元时，可以对加载装置下试样的周围材的不同部位施加不同的压力，实现不同的试验工况。

需要测定振动状态下试样的各类参数时，可以根据试验需求启动振动输入***，测定振动作用下，试样的各类反应(例如，试样的超静孔隙水压力、振动作用下的变形等等)及相关参数(例如，试样的动粘聚力、动内摩擦角等等)。

试样可以不局限与土体材料，也可以用于对其他材料(例如，混凝土、岩石等等的材料)进行相关测试试验；试验可以不局限与一种材料，也可以用于对多种材料组合成的复合材料(例如，复合地基等)进行相关测试试验。

本仪器所能进行的测试也不仅限于文中所提到的几种测试，还可以在本仪器上进行一下其他的测试；或者，在本设备设计的原理和平台上添加部分辅助设施，实现一些其他相关的测试。

3、渗透试验(参考图5仅示出常水头相关的仪器)

根据试验过程中水头是否恒定，渗透试验有常水头试验和变水头试验两种。主要设备由试验筒(即试验室)，供水装置(常水头、变水头)，出水管，加载装置，溢水设施、周围加载装置，应变量测装置，量测***(测量渗透的液体量)，测压孔及测压装置，其中，量测***中的接水器的截面积 (或内径)不大于试验筒的截面积(或内径)。本试验仪器可以通过量测***中的接水器截面积不大于试验筒的截面积，实现测定试验筒中一部分试样的参数，避免试样与试验筒的接触界面对试验结果的影响并可实现不同工况下的渗透测试；同时，可以对试验进行施压，并量测试样的变形，测定不同压力或者密度下同一试样的不同参数。根据试验的实际需要，可增添或去除部分结构，例如，去除加载装置和周围加载装置、去除测压孔及测压管等，增加试样或渗透液体的温度量测装置、在量测装置中增添流速测量装置、量测接水器截面以外材料的渗透量的量测装置，但都不妨碍本仪器实现：避免试样与试验筒的接触截面对试验结果的影响，以及实现不同压力下试样的试验结果。

试验筒提供试样的盛装设备，供水装置给试验提供渗透液体及水头，量测装置测量试验过程中液体的渗透量，加载装置和周围加载装置可以给试验筒中的试样施加压力，溢水设施可以使常水头渗透中的水头保持恒定，应变量测***测量试样筒中试样的变形，测压孔及测压装置可以测量试验筒中不同部位的水头，量测***通过接水管可以将接水器截面内试样的渗透液体收集到量测***并测量液体的渗透量。各部分的结构型式可不拘泥于图中所示，例如，在变水头试验中的供水装置可以是自上而下的截面相同的结构，也可以是变截面的结构。

例如，常水头试验，试样制作好，仪器按照完毕后，试样的长度为L，水头为h，通过量测***测量渗流稳定后t时间内，通过量测***接水器截面面积A的渗透量q，并可以通过应变量测***测量由于渗流导致的试样的变形量 s；通过加载装置和周围加载装置给试样筒中的试样施加压力p，通过应变量测***测得试样筒中试样的变形量S，并通过量测***测量渗流稳定后T时间内，通过量测***出水管截面面积A的渗透量Q。则，在水头h下，施加压力p 之前，t时间内的通过出水管截面的渗透量为q；施加压力p后，T时间内，通过量测***出水截面的渗透量为Q。同时，还可以量测各工况下，渗透量与时间的关系；试验室内全部试样的渗透量与时间的关系，渗流稳定后的渗透量。

例如，变水头试验，试样制作好，仪器按照完毕后，试样的长度为L，通过量测***测量在时间t内，通过量测***出水管截面面积A的渗透量q，并可以通过应变量测***测量由于渗流导致的试样的变形量s；通过加载装置和周围加载装置给试样筒中的试样施加压力p，通过应变量测***测得试样筒中试样的变形量S，在水头h1作用下渗流稳定后，继续进行变水头渗透试验，并通过量测***测量水头h1作用下渗流稳定后、在变水头作用下，T时间内，通过量测***出水管截面面积A的渗透量Q。则，施加压力p之前，在变水头作用下，t时间内的通过出水管截面的渗透量为q；施加压力p后，T时间内，在变水头作用下，通过量测***出水截面的渗透量为Q。同时，还可以量测各工况下，渗透量与时间的关系；试验室内全部试样的渗透量与时间的关系，渗流稳定后的渗透量。

4、压缩试验(参考图6压缩试验仪)

本设备主要通过试样周围的岩土体材料或其他材料(可以与试验的试样同种材料，也可以是不同材料)给试样提供全部或部分的侧向压力，实现不同工况下(例如，试样在不同侧向压力下)的测试试验，测得试样的相关试验参数。

压缩试验仪器的主要结构，由加载装置，周围加载装置，试验盒，应变量测装置，振动输入***，垫板、试验平台等组成。其中，试验盒主要给盛装试样并给试样的试验提供空间，加载装置主要给试样提供压力，周围加载装置主要给试样周围的材料提供压力，应变量测***主要量测试验过程中试验盒内试样及试样周围材料的变形，垫板可以使加载装置和周围加载装置下的材料受力更均匀，试验平台可以给试验设备提供固定及安装平台，振动输入***可以给需要测定振动作用下试样的相应提供振动输入。可根据实际需要给试验设备添加或删除相应的辅助装置(例如，需要测试试样在振动作用下的相应时，可以增加振动输入***，通过振动输入***给试样提供振动输入；需要测定试验中试样的孔压变化时，可以增加孔压量测***；可以根据需要增加试验台架等)，但是，均不会影响设备实现由试样周围的材料给试样提供全部或部分的侧向压力以实现对试样进行不同工况下的测试。

根据试验需要，试验盒选择合适的截面形状，可以圆形(是否用圆环更合适)，可以方形等；可以是四周闭合式的(如闭合圆环)，可以是不闭合的(如3/4圆环，缺少一个边的方形)；试验盒可以是一个整体的，也可以是由几部分可拆卸组合的构件构成的(如)；试验盒的横截面面积大于(或者不小于)加载装置(或者加载装置的垫板)与试样的接触面积。

对于加载装置、周围加载装置可以是独立的一个加载单元，也可以是有多个独立的加载单位组成的，例如，当周围加载装置为多个独立的加载单元时，可以对加载装置下试样的周围材的不同部位施加不同的压力，实现不同的试验工况由，多个独立加载单元构成的周围压力可以在每个独立加载单元下施加相同的压力也可以是不同的压力。

针对试验室是闭合型式的试验：

侧限压缩或部分侧限压缩：

例如，试样制好后(或者，通过周围加载装置和加载装置给试样施加压力，使试样达到试验所需要的状态)，通过加载装置和周围加载装置将试样加压到需要的压力p1，然后继续通过加载装置和周围加载装置向试样施加荷载p2，并通过应变量测装置实时测量试样的变形s。根据测得的应力、应变等数据(压力由p1增大到p2，试样的变形为s)，确定该工况下试样的参数。

有周围加载装置提供围压的压缩：

试样制好后(或者，通过周围加载装置和加载装置给试样施加压力，使试样达到试验所需要的状态)，通过加载装置和周围加载装置将试样加压到需要的压力p1，然后保持周围加载装置不变，继续通过加载装置对试样进行加压p2，并通过应变量测装置实时测量试样的变形s。根据测得的应力与应变的关系(压力由p1增大到p2，试样的变形为s)，确定该工况下的试样的参数。

针对试验室为非闭合型(可拆卸组合)式的试验：

侧限压缩或部分侧限压缩：

试样制好后(或者，通过周围加载装置和加载装置给试样施加压力，使试样达到试验所需要的状态)，通过加载装置和周围加载装置将试样加压到需要的压力p1，然后去掉试验盒的一部分，使试样的一部分侧面失去约束，继续通过加载装置和周围加载装置对试样进行加压p2，并通过应变量测装置实时测量试样的变形s。根据测得的应力与应变的关系(压力由p1增大到p2，试样的变形为s)，确定该工况下试样的参数。

有周围加载装置提供围压的压缩：

试样制好后(或者，通过周围加载装置和加载装置给试样施加压力，使试样达到试验所需要的状态)，通过加载装置和周围加载装置将试样加压到需要的压力p1，然后去掉试验盒的一部分，使试样的一部分或全部侧面失去约束，并通过变形量测装置测量试样的变形s，确定相应的试样的参数。

例如，试样制好后(或者，通过周围加载装置和加载装置给试样施加压力，使试样达到试验所需要的状态)，通过加载装置和周围加载装置将试样加压到需要的压力100kPa，然后去掉试验盒的一部分，使试样的一部分或全部侧面失去约束，保持周围加载装置的压力，通过加载装置继续给试样增加 20kPa的压力，并通过变形量测装置测量试样的变形。根据测得的应力与应变的关系，确定相应的试样参数。可以测得100kPa的周围加载装置压力提供的围压下，试样在100～120kPa范围内，试样的孔隙比变化，压缩系数，压缩模量，体积压缩系数，压缩指数，回弹指数(试验由回弹阶段时)等等与试样压缩性相关的参数。

本试验也可以测定振动作用下，试样的各种相应。例如，试样制好后(或者，通过周围加载装置和加载装置给试样施加压力，使试样达到试验所需要的状态)，通过加载装置和周围加载装置将试样加压到100kPa压力，然后去掉试验盒的一部分，使试样的一部分或全部侧面失去约束，保持周围加载装置和加载装置100kPa压力，通过振动输入***给试样施加一个振动，并测定在该振动作用下，通过应变量测装置测量试样的变形等情况。根据测得的应力与应变的关系及振动输入，确定试样在100kpa的竖向压力下，该振动作用下，试样与变形相关的参数。

根据试验需要，加载装置与周围加载装置的位置关系是可以调节的，加载装置可以处于整个试样上表面的中部，也可以是整个试样上表面的一侧，或者任何其他位置。

试验时，周围加载装置与加载装置的工作状态可以根据实际需要进行调整，并不拘泥于上述的试验步骤，可以根据需要调整周围加载装置及加载装置的工作状态，完成对试样的不同测试。对于，非闭合及拆卸组合式试验盒的试验，不拘泥于上述的试验步骤，可以根据实际需要，对侧限条件进行调整，完成试样在不同工况下的参数测定。

本试验仪不仅可以对试样进行各类压缩试验，还可以对试样进行回弹试验、击实试验、抗压试验、回弹再压缩压缩试验等等各类室内试验，以及对膨胀土进行与膨胀性相关的试验、对湿陷性黄土等进行湿陷性相关的试验、对冻土进行相关的试验等等各类岩土体材料及其他材料的相关试验。同时，可以启用试验仪的振动输入***，测试在相应振动状态下，确定相应的试样参数。

需要特别说明的是，当试验需要测定振动作用下试样的各类参数时，可以根据试验需求启动振动输入***，测定振动作用下，试样的各类反应及相关参数(例如，试样在一定的应力状态下，振动作用使试样的变形等等)，在本试验设备上增设孔压量测***时，还可以测定振动作用下土体材料的液化、超静孔隙水压力等等。当不仪器不需要测定振动作用下的试样的相关参数时，可不设置振动输入***。

试样可以不局限与土体材料，也可以用于对其他材料(例如，混凝土、岩石等等的材料)进行相关测试试验；试验可以不局限与一种材料，也可以用于对多种材料组合成的复合材料(例如，复合地基等)进行相关测试试验。

本仪器所能进行的测试也不仅限于文中所提到的几种测试，还可以在本仪器上进行一下其他的测试；或者，在本设备设计的原理和平台上添加部分辅助设施，实现一些其他相关的测试。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，或在本设备的基础上进行其他相关的试验；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种试验设备，包括试验室和加载装置，其中：

所述试验室由底面和侧面构成，在所述试验室的底面绘制有标记线，所述标记线将所述试验室划分为位于所述底面的中心位置的第一区域和位于所述第一区域***的包裹所述第一区域的第二区域，其中，所述试验室包括底面不透水的普通试验室和底面透水的透水试验室；

所述加载装置包括加压垫板、压头和千斤顶，其中，所述压头作用于所述加压垫板以将所述千斤顶产生的压力均匀作用于所述加压垫板，所述加压垫板包括与所述第一区域的形状和大小匹配的第一加压垫板和与所述第二区域的形状和大小匹配的第二加压垫板。

2.根据权利要求1所述的试验设备，其中，当所述试验室为透水试验室时，所述设备还包括接水器，所述接水器的横截面积不大于所述试验室的第一区域的面积，所述接水器能够可拆卸地连接至所述透水试验室的底面外侧与所述第一区域对应的范围内。

3.根据权利要求1所述的试验设备，其中，形成所述普通试验室的第二区域的所述底面和所述侧面由可拆卸的多个部分组成。

4.根据权利要求3所述的试验设备，其中，所述可拆卸的多个部分均由部分底面和部分侧面围成，所述可拆卸的多个部分形状、大小均相同。

5.根据权利要求1所述的试验设备，其中，所述加载装置的数量不少于两个以至少同时作用于所述第一区域和所述第二区域。

6.根据权利要求1所述的试验设备，其中，所述试验设备还包括支架，所述支架包括“H”型支架，所述支架用于支撑所述加载装置并能够在竖直方向拉伸和收缩以对所述加载装置进行升降。

7.根据权利要求6所述的试验设备，其中，所述试验设备还包括旋转横梁，所述旋转横梁的一端固定在所述“H”型支架的竖杆上并能够绕着所述竖杆旋转，所述加载装置固定在所述旋转横梁的另一端上。

8.根据权利要求1所述的试验设备，其中，所述试验设备还包括量测装置、信息处理***和动力***，

所述量测装置包括加载量测装置、变形量测装置和渗透量测装置；

所述信息处理***分别与所述动力***和所述量测装置连接，以对所述量测装置反馈的数据进行处理，根据处理结果生成控制指令并向所述动力***发送所述控制指令，

所述动力***与所述加载装置连接以根据所述信息处理***的控制指令控制所述加载装置加载。

9.根据权利要求8所述的试验设备，其中，所述信息处理***包括接收单元、处理单元和控制单元，

所述接收单元用于接收所述量测装置量测的参数信息并发送至所述处理单元；

所述处理单元根据预设的控制参数指标对所述量测的参数信息进行处理并生成控制指令；

所述控制单元根据所述预设的控制参数指标控制所述动力***带动所述加载装置工作和/或响应于所述处理单元的控制指令控制所述动力***带动所述加载装置工作。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的试验设备，其中，所述试验设备还包括振动***，所述振动***能够通过可拆卸的方式固定在所述试验室的底面以为所述试验室提供振动输入。