一种温控三轴试验系统技术方案

本发明专利技术提供了一种温控三轴试验系统，包括：箱体；三轴压力室，包括底座及压力室，所述压力室内壁和外壁之间为夹层，所述压力室上盖开设有通孔；温度控制系统，包括设于夹层内的发热电阻、设于底座的冷冻液入口、设于上盖的冷冻液出口及设于压力室内的温度传感器；水压控制系统，包括设于底座的上排水口、下排水口及围压口，所述上排水口、下排水口及围压口分别连接第一压力表、第二压力表及第三压力表；加压装置，包括反力架和压力传递杆，所述反力架包括丝杠及横梁，所述横梁底部设有压力传感器，所述压力传递杆设于通孔内；数据采集系统，包括内置采集装置，所述内置采集装置内设有控制器。本发明专利技术能够研究土体在不同温度条件下的基本力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种温控三轴试验系统
本专利技术涉及一种用于岩土工程领域的室内土体力学特性测试设备，尤其涉及一种对温度变化条件下土体三轴受力性能进行测试的温控三轴试验系统。
技术介绍
土体是一种孔隙介质材料，自然界的土体由土颗粒、孔隙水、孔隙气组成，土体在自然界会承受温度变化，为模拟复杂环境中土体长时间受力性能，需要在温度变化条件下进行土体力学性能试验。三轴试验是最具代表性的土体力学性能测试方法之一，广泛用于科学研究及工程实践。在三轴试验的基础上，考虑温度变化的影响，可模拟自然界中土体经受季节变化而发生的温度改变，也可研究深海可燃冰的特殊岩土材料在不同温度下的力学性能。但是，现有温度控制三轴仪多为温度一次施加，未考虑温度梯度变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种适用于温度变化条件下的三轴试验系统，能够研究土体在不同温度条件下的基本力学性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种温控三轴试验系统，包括：箱体；三轴压力室，所述三轴压力室包括设置于箱体上方的底座及设置于底座上的压力室，所述压力室的侧壁包括内壁和外壁，且所述内壁和外壁之间形成夹层，所述底座上表面中心处设有土样，所述土样上设有土样帽，所述压力室的上盖的中心处开设有通孔；温度控制系统，所述温度控制系统包括设置于夹层内的发热电阻、设置于底座侧面的冷冻液入口、设置于上盖侧面的冷冻液出口及设置于压力室内部的温度传感器，所述冷冻液入口和冷冻液出口分别通过冷冻液管通向夹层；水压控制系统，所述水压控制系统包括设置于底座侧面的上排水口、下排水口及围压口，所述上排水口通过上排水管通向土样帽，所述下排水口通过下排水管通向土样底部，所述围压口通过压力管通向压力室内部，所述上排水口、下排水口及围压口分别连接第一压力表、第二压力表及第三压力表；加压装置，所述加压装置包括反力架和压力传递杆，所述反力架为门式结构，包括设置于压力室左右两侧的两根丝杠，及连接两根丝杠的横梁，所述横梁上开设有与两个所述丝杠分别相配合的两个丝杠孔，两个所述丝杠分别位于两个丝杠孔内，所述丝杠的底部穿过箱体，且与电机的输出轴连接，所述横梁底部设有压力传感器，所述压力传递杆设置于通孔内，所述压力传递杆底部位于土样帽上方，所述压力传递杆顶部穿出上盖且设有设备加载头，所述压力传感器竖直方向的中心线与压力传递杆的轴线在同一直线上；数据采集系统，所述数据采集系统包括内置采集装置，所述内置采集装置的前面板上设有第一压力表、第二压力表、第三压力表、触摸屏及显示屏，所述内置采集装置内部设有控制器，所述控制器与温度传感器、压力传感器、发热电阻、电机、显示屏及触摸屏连接。进一步的，所述压力室和底座通过螺栓连接。进一步的，所述土样帽和土样通过橡皮膜绑扎连接。进一步的，所述冷冻液入口和冷冻液出口分别通过冷冻液管与冷冻液室连接。进一步的，所述上排水口、下排水口、围压口、冷冻液入口及冷冻液出口处分别设有上排水开关、下排水开关、围压开关、冷冻液入口开关及冷冻液出口开关。进一步的，所述上盖顶部设有放水口，所述放水口通过放水管与压力室内部相通。进一步的，所述通孔与压力传递杆通过密封轴承连接。进一步的，所述内置采集装置内部设有配电箱。进一步的，所述箱体及内置采集装置底部均设有万向轮。与现有技术相比，本专利技术产生的有益效果是：1)本专利技术中，冷冻液、发热电阻及温度传感器共同组成了温控三轴试验系统的温度控制系统，通过冷冻液和发热电阻的作用，可以实现压力室内不同温度的变化，从而可以模拟土样在自然界中经受季节变化而发生的温度改变，且温度可以连续施加，温度的变化范围为-20℃-80℃，因此，便于在温度梯度变化下对土样进行力学性能试验；2)本专利技术中，通过水压控制系统可以测得土样的围压及孔压，通过加压装置可以测得土样的轴向压力。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明：图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为三轴压力室的结构示意图；其中：1.箱体，2.底座，3.压力室，4.内壁，5.外壁，6.发热电阻，7.土样，8.土样帽，9.上排水口，10.下排水口，11.冷冻液入口，12.围压口，13.上排水管，14.下排水管，15.冷冻液管，16.上盖，17.冷冻液出口，18.温度传感器，19.压力传递杆，20.设备加载头，21.压力传感器，22.内置采集装置，23.第一压力表，24.第二压力表，25.第三压力表，26.触摸屏，27.显示屏，28.螺栓，29.放水口，30.放水管，31.丝杠，32.横梁。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明：如图1-2所示，本专利技术提供的温控三轴试验系统，包括：箱体1；三轴压力室，所述三轴压力室包括设置于箱体1上方的底座2及设置于底座2上的压力室3，所述压力室3的侧壁包括内壁4和外壁5，且所述内壁4和外壁5之间形成夹层，所述底座2上表面中心处设有土样7，所述土样7上设有土样帽8，所述压力室3的上盖16的中心处开设有通孔；温度控制系统，所述温度控制系统包括设置于夹层内的发热电阻6、设置于底座2侧面的冷冻液入口11、设置于上盖16侧面的冷冻液出口17及设置于压力室3内部的温度传感器18，所述冷冻液入口11和冷冻液出口17分别通过冷冻液管15通向夹层。本专利技术中，冷冻液、发热电阻6及温度传感器18共同组成了温控三轴试验系统的温度控制系统，其中冷冻液用于给压力室3降温，发热电阻6用于给压力室3加热，温度传感器18用于压力室3内部的温度的监测，通过冷冻液和发热电阻6的作用，可以实现压力室内不同温度的变化，从而可以模拟土样7在自然界中经受季节变化而发生的温度改变，且温度可以连续施加，温度的变化范围为-20℃-80℃，便于在温度梯度变化下对土样7进行力学性能试验；水压控制系统，所述水压控制系统包括设置于底座2侧面的上排水口9、下排水口10及围压口12，所述上排水口9通过上排水管13通向土样帽8，所述下排水口10通过下排水管14通向土样7底部，所述围压口12通过压力管通向压力室3内部，所述上排水口9、下排水口10及围压口12分别连接第一压力表23、第二压力表24及第三压力表25。本专利技术中，下排水口10通过管道依次连接第一供水水泵和供水水箱，上排水口9通过管道连接供水水箱，从而使上排水口9、上排水管13、土样帽8、土样7、下排水管14、下排水口10、第一供水水泵、供水水箱形成一个循环回路，在回路上，第一压力表23和第二压力表24分别测得水循环时土样7两端的压力；围压口12通过管道依次连接第二供水水泵和水箱，水通过围压口12注入压力室3内部，为压力室3提供围压压力源，第三压力表25测得围压压力；加压装置，所述加压装置包括反力架和压力传递杆19，所述反力架为门式结构，包括设置于压力室3左右两侧的两根丝杠31，及连接两根丝杠31的横梁32，所述横梁32上开设有与两个所述丝杠31分别相配合的两个丝杠孔，两个所述丝杠31分别位于两个丝杠孔内，所述丝杠31的底部穿过箱体1，且与电机的输出轴连接，所述横梁32底部设有压力传感器21，所述压力传递杆19设置于通孔内，所述压力传递杆19底部位于土样帽8上方，所述压力传递杆19顶部穿出上盖16且设有设备加载头20，所述压力传感器21竖直方向的中心线与压力传递杆19的轴线在同一直线上。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温控三轴试验系统，其特征在于，包括：箱体；三轴压力室，所述三轴压力室包括设置于箱体上方的底座及设置于底座上的压力室，所述压力室的侧壁包括内壁和外壁，且所述内壁和外壁之间形成夹层，所述底座上表面中心处设有土样，所述土样上设有土样帽，所述压力室的上盖的中心处开设有通孔；温度控制系统，所述温度控制系统包括设置于夹层内的发热电阻、设置于底座侧面的冷冻液入口、设置于上盖侧面的冷冻液出口及设置于压力室内部的温度传感器，所述冷冻液入口和冷冻液出口分别通过冷冻液管通向夹层；水压控制系统，所述水压控制系统包括设置于底座侧面的上排水口、下排水口及围压口，所述上排水口通过上排水管通向土样帽，所述下排水口通过下排水管通向土样底部，所述围压口通过压力管通向压力室内部，所述上排水口、下排水口及围压口分别连接第一压力表、第二压力表及第三压力表；加压装置，所述加压装置包括反力架和压力传递杆，所述反力架为门式结构，包括设置于压力室左右两侧的两根丝杠，及连接两根丝杠的横梁，所述横梁上开设有与两个所述丝杠分别相配合的两个丝杠孔，两个所述丝杠分别位于两个丝杠孔内，所述丝杠的底部穿过箱体，且与电机的输出轴连接，所述横梁底部设有压力传感器，所述压力传递杆设置于通孔内，所述压力传递杆底部位于土样帽上方，所述压力传递杆顶部穿出上盖且设有设备加载头，所述压力传感器竖直方向的中心线与压力传递杆的轴线在同一直线上；数据采集系统，所述数据采集系统包括内置采集装置，所述内置采集装置的前面板上设有第一压力表、第二压力表、第三压力表、触摸屏及显示屏，所述内置采集装置内部设有控制器，所述控制器与温度传感器、压力传感器、发热电阻、电机、显示屏及触摸屏连接。...

【技术特征摘要】
1.一种温控三轴试验系统，其特征在于，包括：箱体；三轴压力室，所述三轴压力室包括设置于箱体上方的底座及设置于底座上的压力室，所述压力室的侧壁包括内壁和外壁，且所述内壁和外壁之间形成夹层，所述底座上表面中心处设有土样，所述土样上设有土样帽，所述压力室的上盖的中心处开设有通孔；温度控制系统，所述温度控制系统包括设置于夹层内的发热电阻、设置于底座侧面的冷冻液入口、设置于上盖侧面的冷冻液出口及设置于压力室内部的温度传感器，所述冷冻液入口和冷冻液出口分别通过冷冻液管通向夹层；水压控制系统，所述水压控制系统包括设置于底座侧面的上排水口、下排水口及围压口，所述上排水口通过上排水管通向土样帽，所述下排水口通过下排水管通向土样底部，所述围压口通过压力管通向压力室内部，所述上排水口、下排水口及围压口分别连接第一压力表、第二压力表及第三压力表；加压装置，所述加压装置包括反力架和压力传递杆，所述反力架为门式结构，包括设置于压力室左右两侧的两根丝杠，及连接两根丝杠的横梁，所述横梁上开设有与两个所述丝杠分别相配合的两个丝杠孔，两个所述丝杠分别位于两个丝杠孔内，所述丝杠的底部穿过箱体，且与电机的输出轴连接，所述横梁底部设有压力传感器，所述压力传递杆设置于通孔内，所述压力传递杆底部位于土样帽上方，所述压力传递杆顶部穿出上盖且设有设备加载头，所述压力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芳，刘潇，张传松，
申请(专利权)人：立方通达实业天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12