CN218937995U

CN218937995U - 一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置

Info

Publication number: CN218937995U
Application number: CN202222802057.6U
Authority: CN
Inventors: 段利敏; 李举
Original assignee: Henan University
Current assignee: Henan University
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2032-10-24

Abstract

本实用新型公开了一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，包括试验装置本体、施压装置、可加压注水装置、排气管道、水压监测装置和孔压监测装置。可加压注水装置通过往试验土样周围试验腔体内注入带有一定压力的水来模拟真实土层中土样受周围土体传递过来侧向压力的情况，水压监测装置以试验腔体内水为介质通过动态监测水压的变化情况实时得到土样侧向压力值的动态变化情况。本实用新型可使室内试验中的土样更好地模拟原状土体的力学变形特性，从而为实际工程提供更可靠的土样参数。

Description

一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置

技术领域

本实用新型涉及土工试验技术领域，具体涉及一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置。

背景技术

传统侧限压缩试验为确定土的力学特性和计算地基沉降量提供了很大的帮助，但是目前的试验方法也有一定的不足之处。在传统侧限压缩试验中，试验中土样的受力状态与真实土层中土样的受力状态有所不同，土样初始状态没有受到周围土体传递过来的侧向压力的作用以及被金属护环所约束而无法侧向变形，而在真实土层中，初始状态下的土样就受到周围土体传递而来的一定侧向压力作用，并且该侧向压力在土样受荷载过程中处于动态变化状态。因此，传统侧限压缩试验并不能完全模拟真实土层中的情况，本实用新型提出了一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，能够真实模拟土层中土样受力状态以及动态监测土样侧向压力值，使用该实验装置能得到更加真实的土的力学特性以及土样侧向压力值的变化情况，将更能满足实际工程的需要。

实用新型内容

针对传统侧限压缩试验并不能完全模拟真实土层中的情况，在实际工程中适用性较弱等问题，本实用新型提出了一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，能够真实模拟土层中土样受力状态以及动态监测土样侧向压力值，使用该实验装置能得到更加真实的土的力学特性以及土样侧向压力值的变化情况，将更能满足实际工程的需要。

本实用新型所述的一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验仪器，包括仪器本体、施压装置、可加压注水装置、排气管道、水压监测装置和孔压监测装置；所述仪器本体的内部中心沿竖向设置有环状的测试腔体，测试腔体的上方匹配设置有施压装置，测试腔体的底部设置有放置槽，所述施压装置由施压杆和外壳组成，施压杆沿轴向下穿过仪器本体上表面***施压腔体内，施压腔体内设置有承压基座；所述放置槽底部开孔并连接有排气管道和测试导管，排气管道另一端安装有排气阀，测试导管另一端与孔压监测装置连接，在放置槽上方与施压端下方均匹配设置有透水石，所述测试腔体内部用于放置圆柱形的试验土样，试验土样的四周包裹有高弹性、低变形模量的乳胶膜，试验土样的上下均设置有滤纸，并通过滤纸与相邻侧的透水石抵触，所述仪器本体外侧设置有可加压注水装置，可加压注水装置通过注水管与测试腔体连接，测试腔体的内侧壁上设置有水压检测装置。

具体的，所述仪器本体包括上部外壳，中部外壳和下部外壳，上部外壳与中部外壳均为环形，所述施压装置与施压装置下方的透水石设置在上部外壳内部，所述测试腔体设置在中部外壳内部，所述放置槽和放置槽上方的透水石均设置在下部外壳上表面与测试腔体对应的位置。

具体的，所述环装的测试腔体的材质采用能够承受不低于10MPa的压力的高强钢化玻璃。

具体的，所述仪器本体的上部外壳，中部外壳和下部外壳由若干螺栓连接固定。

具体的，测试腔体内注水使用无气泡水, 可以减小气泡对压力值监测带来的误差。

具体的，施压装置采用液压方式可分段或连续施加竖向荷载。

具体的，所述测试腔体与透水石连接处设置有密封条。

本实用新型结构新颖，操作方便，改善了目前侧限压缩试验中，试验中土样的受力状态与真实土层中土样的受力状态有所不同，土样初始状态没有受到周围土体传递过来的侧向压力的作用以及被金属护环所约束而无法侧向变形，传统侧限压缩试验不能完全模拟真实土层中的情况。改善了目前试验的局限性，能够模拟真实土层中的情况，在试验过程中可以获得更加符合实际的数据。

附图说明

图1是一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置的结构图；

图2是一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置的一种剖面图；

图3是密封条位置示意图

图中标号：1-施压装置,2-承压基座,3-透水石,4-试验土样,5-螺栓,6-可加压注水装置,7-水压监测装置,8-试验腔体,9-孔压监测装置,10-排气管道,11-滤纸,12-试验土样,13-上部外壳,14-中部外壳,15-下部外壳,16-放置槽。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细描述：

实施例1：

如图1和图2所示，一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验仪器，包括仪器本体、施压装置、可加压注水装置6、排气管道10、水压监测装置7和孔压监测装置9；所述仪器本体的内部中心沿竖向设置有环状的测试腔体8，测试腔体8的上方匹配设置有施压装置，测试腔体的底部设置有放置槽16，所述施压装置由施压杆1和外壳组成，施压杆1沿轴向下穿过仪器本体上表面***施压腔体内，施压腔体内设置有承压基座2；所述放置槽16底部开孔并连接有排气管道10和测试导管，排气管道另一端安装有排气阀，测试导管另一端与孔压监测装置9连接，在放置槽16上方与施压端下方均匹配设置有透水石3，所述测试腔体8内部用于放置圆柱形的试验土样4，试验土样4的四周包裹有高弹性、低变形模量的乳胶膜，试验土样4的上下均设置有滤纸11，并通过滤纸11与相邻侧的透水石抵触，所述仪器本体外侧设置有可加压注水装置6，可加压注水装置6通过注水管与测试腔体8连接，测试腔体8的内侧壁上设置有水压检测装置7。在实验过程中，将试验土样4放置在测试腔体8正中间，土样为圆柱体试样，土样周围由高弹性、低弹性模量的乳胶膜包裹，上下依次为滤纸11和透水石3，透水石3和滤纸11可以保证试验过程中土中水的透出，此外，滤纸11还可以防止试验土样4上下表面颗粒的流失，保证试验土样4结构的完整性，乳胶膜外为材料为高强钢化玻璃的测试腔体8，能承受不低10MPa的水压力，测试腔体8内部可通过可加压注水装置6注入一定压力值的水来模拟土样在真实环境中所受到围压的情况。

仪器本体包括上部外壳13，中部外壳14和下部外壳15，上部外壳13与中部外壳14均为环形，所述施压装置与施压装置下方的透水石3设置在上部外壳13内部，所述测试腔体8设置在中部外壳14内部，所述放置槽16和放置槽16上方的透水石3均设置在下部外壳15上表面与测试腔体8对应的位置。仪器本体的上部外壳13，中部外壳14和下部外壳15由若干螺栓5连接固定。

试验时，首先，通过对试验土样4原始状态，如所处深度、周围荷载情况等，进行分析，得到试验土样4在原始状态所受围压值大小。其次，利用可加压注水装置6往测试腔体8内注入压力值与前面计算围压值相等的水来实现对试验土样4施加围压的效果。然后，设定加载目标应力值或应变值，利用施压装置以承压基座2和透水石3作为力传递介质对试验土样4进行分段或连续竖向加压。在放置槽16底部开孔并连接有排气管道10排气管道另一端安装有排气阀，在施压过程中可以打开排气阀排气。在持续加压过程中，电脑端可以实时监测并记录试验土样的竖向应力应变情况。再然后，利用水压监测装置7以水为介质通过量测试验腔体8内水压力值大小得到试验土样4侧压力值在试验过程中的变化情况，利用孔压监测装置9可以实时动态监测试验土样4内部孔隙水压力值的变化情况。最后在电脑端得到竖向应力-竖向应变、有效竖向应力-竖向应变、侧向压力和有效侧向压力等土的力学特性变化关系曲线。

实施例2：

在实施例1的基础上，仪器本体可为分体设计，仪器本体包括上部外壳13，中部外壳14和下部外壳15，上部外壳13与中部外壳14均为环形，所述施压装置与施压装置下方的透水石3设置在上部外壳13内部，所述测试腔体8设置在中部外壳14内部，所述放置槽16和放置槽16上方的透水石3均设置在下部外壳15上表面与测试腔体8对应的位置。此设计使得在试验前可以将仪器本体拆开，便于放置试验土样4并保证试验土样4外形的完整性。设置好试验土样后，将仪器本体各部分组合，仪器本体的上部外壳13，中部外壳14和下部外壳15由若干螺栓5连接固定。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图3所示，在测试腔体8与透水石3连接处设置有密封条，在试验过程中，由于测试腔体8与透水石3均为硬质材料，连接处容易磕碰且留有缝隙，在后续进行加压注水的过程中容易产生试验误差，因此在连接处设置密封条保证在试验过程中测试腔体的密闭性。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，其特征在于，包括仪器本体、施压装置、可加压注水装置(6)、排气管道(10)、水压监测装置(7)和孔压监测装置(9)；所述仪器本体的内部中心沿竖向设置有环状的测试腔体（8），测试腔体（8）的上方匹配设置有施压装置，测试腔体的底部设置有放置槽（16），所述施压装置由施压杆（1）和外壳组成，施压杆（1）沿轴向下穿过仪器本体上表面***施压腔体内，施压腔体内设置有承压基座（2）；所述放置槽（16）底部开孔并连接有排气管道（10）和测试导管，排气管道另一端安装有排气阀，测试导管另一端与孔压监测装置（9）连接，在放置槽（16）上方与施压端下方均匹配设置有透水石（3），所述测试腔体（8）内部用于放置圆柱形的试验土样（4），试验土样（4）的四周包裹有高弹性、低变形模量的乳胶膜，试验土样（4）的上下均设置有滤纸（11），并通过滤纸（11）与相邻侧的透水石抵触，所述仪器本体外侧设置有可加压注水装置（6），可加压注水装置（6）通过注水管与测试腔体（8）连接，测试腔体（8）的内侧壁上设置有水压监测装置（7）。

2.根据权利要求1所述的一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，其特征在于，所述仪器本体包括上部外壳（13），中部外壳（14）和下部外壳（15），上部外壳（13）与中部外壳（14）均为环形，所述施压装置与施压装置下方的透水石（3）设置在上部外壳（13）内部，所述测试腔体（8）设置在中部外壳（14）内部，所述放置槽（16）和放置槽（16）上方的透水石（3）均设置在下部外壳（15）上表面与测试腔体（8）对应的位置。

3.根据权利要求1所述的一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，其特征在于，所述测试腔体（8）的材质采用能够承受不低于10MPa的压力的高强钢化玻璃。

4.根据权利要求1所述的一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，其特征在于，所述仪器本体的上部外壳（13），中部外壳（14）和下部外壳（15）由若干螺栓(5)连接固定。

5.根据权利要求1所述的一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，其特征在于，测试腔体(8)内注水使用无气泡水。

6.根据权利要求1所述的一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，其特征在于，所述施压装置采用液压方式可分段或连续施加竖向荷载。

7.根据权利要求1所述的一种模拟土真实受力状态的新型侧限压缩试验装置，其特征在于，所述测试腔体与透水石连接处设置有密封条。