一种多个试样联合试验的三轴压力室系统的制作方法

1.本实用新型涉及土工测试技术领域，具体为一种用于多个试样共同进行三轴试验系统。


背景技术：

2.土体的三轴剪切试验是测定土体抗剪强度的一种常用试验，通常是用多个圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力下施加轴向压力进行剪切直至破坏，然后根据相应的强度理论求得试验参数。在三轴压缩试验中，压力室是三轴压缩试验仪重要的组成部分。传统的三轴压力室呈圆柱形，内部空间较小，试验过程中在底座上只能放置一个圆柱形试样进行试验，仪器使用效率较低；并且在进行多组不同试样三轴试验过程中，不同试样处于不同的试验环境，分析整理数据结果时，受试验环境因素的影响比较大，多种外界因素耦合在一起，难以分析单一变量对试样强度及其力学特性的影响。另外，传统三轴压力室的设计只能测量试样的轴向受力及试样的整体轴向变形，不能测量试样表面上任一局部的变形，得到的实验数据结果比较单一。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供了一种多个试样联合试验的三轴压力室系统，以实现多个试样在同一试验环境中同时进行三轴试验。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多个试样联合试验的三轴压力室系统，包括圆形底盘，所述圆形底盘上通过固定杆连接有圆形顶盘，所述圆形底盘和圆形顶盘间还设有筒壁，用于使圆形底盘和圆形顶盘间形成压力腔室；所述圆形底盘上设有压力室腔内进水孔，所述圆形底盘的外壁设有压力室腔内进水阀，且压力室腔内进水阀与压力室腔内进水孔相互接通；所述圆形底盘上设有试样机构；所述圆形顶盘上设有载荷采样系统，用于对试样机构进行轴向载荷数值采集；
5.所述试样机构包括
6.凸台，所述凸台周向设置在圆形底盘上；
7.试样帽，所述试样帽与凸台间设有实验材料，所述试样帽上连接有导管；
8.试样内部进水进气口，所述试样内部进水进气口依次接通凸台和实验材料；
9.试样内部排水排气口，所述试样内部排水排气口依次接通导管、试样帽和实验材料。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：提供了能够同时进行多个试样三轴剪切试验的三轴压力室试验装置，保证试样在相同的试验环境条件下进行试验，同时得到强度和变形数据。该方法操作简便，计算结果准确可靠，提高了仪器的试验效率。计算精度能够满足计算和工程需要，能够为土的应力变形问题研究提供便利。
附图说明
11.图1为本实用新型多个试样联合试验的三轴压力室系统的结构示意图。
12.1-1土样；1-2橡胶膜；1-3滤纸；1-4透水石；2-1凸台；2-2试样帽；2-3导管；2-4压力室腔内进水孔；2-5压力室腔内进水阀；2-6圆形底盘；2-7安装立柱；2-8试样内部进水进气口；2-9试样内部排水排气口；3-1筒壁；3-2固定杆；3-3平面镜；3-4镜架；4-1支撑杆；4-2套筒；4-3排水阀；4-4圆形顶盘；5-1荷载传感器；5-2传感器数据线接口；5-3传感器数据线；5-4计算机；6-1相机；6-2相机数据线接口；6-3相机数据线。
具体实施方式
13.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，所描述的实施例仅仅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做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。
14.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种多个试样联合试验的三轴压力室系统，包括圆形底盘2-6，圆形底盘2-6上通过固定杆3-2连接有圆形顶盘4-4，并通过螺栓固定。圆形底盘2-6和圆形顶盘4-4间还设有筒壁3-1，使圆形底盘2-6和圆形顶盘4-4间形成密封的压力腔室；圆形底盘2-6上设有压力室腔内进水孔2-4，圆形底盘2-6的外壁设有压力室腔内进水阀2-5，且压力室腔内进水阀2-5与压力室腔内进水孔2-4相互接通。压力腔室内部施加围压作用的水体时，从外部水箱经过压力室腔内进水阀2-5后通过压力室腔内进水孔2-4注入到压力室腔内，多个进水口可以加快注水速度，试验结束后压力室内的水也可以由此排出。
15.圆形顶盘4-4上设有排水阀4-3，排水阀4-3在压力室内注水完毕后关闭，起到密封作用。圆形底盘2-6上设有试样机构；圆形顶盘4-4上设有载荷采样系统，用于对试样机构进行轴向载荷数值采集；
16.试样机构包括
17.凸台2-1，凸台2-1周向设置在圆形底盘2-6上；
18.试样帽2-2，试样帽2-2与凸台2-1间设有实验材料，试样帽2-2起到固定和排出试样内部水体、气体的作用。试样帽2-2上连接有导管2-3，同时试样帽2-2内部有一条中空通道。
19.试样内部进水进气口2-8，试样内部进水进气口2-8依次接通凸台2-1和实验材料；
20.试样内部排水排气口2-9，试样内部排水排气口2-9依次接通导管2-3、试样帽2-2和实验材料。
21.实验材料包括土样1-1，土样1-1上下两端分别依次放置滤纸1-3和透水石1-4，滤纸1-3起到阻隔土粒的作用，透水石1-4对土样内部起到透水透气的作用。土样1-1、滤纸1-3和透水石1-4外套设有橡胶膜1-2。橡胶膜1-2表面印制有黑色圆形标记点。
22.载荷采样系统包括
23.支撑杆4-1，支撑杆4-1贯穿圆形顶盘4-4与试样帽2-2上端相接触；
24.套筒4-2，套筒4-2安装在圆形顶盘4-4上，且支撑杆4-1穿过套筒4-2；套筒4-2内部接触光滑，用于消除摩擦力的影响。
25.荷载传感器5-1，荷载传感器5-1安装在支撑杆4-1的上端，用于测量试验过程中的荷载值。
26.圆形底盘2-6上设有安装立柱2-7，安装立柱2-7上周向设置有镜架3-4，且镜架3-4的数量与凸台2-1相同，镜架3-4上安装有平面镜3-3。优选的，平面镜3-3和凸台2-1的数量均为3个，且均互呈120
°
。平面镜3-3可以通过镜像原理，反射出试样背面标记点的位置画面。
27.传感器数据线5-3一端通过传感器数据线接口5-2连接荷载传感器5-1，另一端接入计算机5-4。变形测量系统包括相机6-1、相机数据线接口6-2、相机数据线6-3。其中，相机6-1同时拍摄试样前表面的标记点图像和平面镜3-3中(试样后表面的标记点)的图像；相机数据线6-3通过相机数据线接口6-2连接相机6-1，将数据传输到计算机5-4，通过图像数据后处理软件，可得到试样表面任意位置处的变形。
28.工作原理：
29.(一)试样制备
30.1、将三个土样1-1上下表面分别放置滤纸1-3、透水石1-4，外部套上橡胶膜1-2；
31.2、将试样放置在三个凸台2-1上，上端连接试样帽2-2，捆扎固定；
32.3、将镜架3-4放置在安装立柱2-7中，摆放调整在适宜的位置；
33.4、放置压力室筒壁3-1，上部放置圆形顶盘4-4，用固定杆3-2连接圆形底盘2-6和圆形顶盘4-4，通过螺栓固定；
34.5、支撑杆4-1下部与试样帽2-2接触，上部放置荷载传感器5-1，固定。
35.(二)试样饱和固结
36.1、压力室内部施加围压作用的水体，从外部水箱经过压力室腔内进水阀2-5通过压力室腔内进水孔2-4注入到压力室腔内，压力室内注水完毕后关闭排水阀4-3，关闭压力室腔内进水阀2-5；
37.2、试样内部饱和用的气体和水体从试样内部进水进气口2-8进入，经过试样帽2-2上连接的导管2-3，由试样内部排水排气口2-9排出，对试样进行饱和；
38.3、饱和完毕后，对压力室内的水体施加周围压力，进行试样的固结。
39.(三)试样剪切
40.1、将压力室底座2放置在应变控制加载平台上，通过伺服电机采用应变控制试样向上移动的加载方式进行加载。加载过程中，通过加载平台上升带动放置其上的压力室底座2上升，记录试样实时的位移量；
41.2、加载过程中，变形测量系统6对准试样，接入计算机5-4，实时拍摄试样图像，跟踪试样表面标记点的位置变化；
42.3、荷载传感器系统5接入计算机5-4，实时记录试样的荷载变化；
43.4、根据计算机5-4记录的数据，通过试验数据后处理软件，计算出试样实时的应力应变数值，绘制曲线，分析试样的强度和变形特性。
44.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。