一种三联温控非饱和土三轴试验系统技术方案

本发明专利技术提供了一种三联温控非饱和土三轴试验系统，包括：加载台、至少两个并联的三轴压力室、压力控制系统、温度控制系统和数据测量采集系统。三轴压力室包括，压力室底座、压力室壁和压力室顶盖，压力室底座上方由下至上依次为陶土板、试样、透水石、试样帽。压力控制系统和温度控制系统与数据测量采集系统电路连接，压力控制系统包括水压系统、气压系统和围压系统。温度控制系统中的每个压力室温度统一控制，水压系统中每个压力室的水压统一控制，气压系统中每个压力室的气压单独控制，围压系统中，每个压力室的围压单独控制。本发明专利技术通过以上方法实现了三轴仪的科研效率高，温度控制精准，体变测量精准。

A Triaxial Test System for Triple Temperature Controlled Unsaturated Soil

The invention provides a triple temperature controlled triaxial test system for unsaturated soil, which comprises a loading platform, at least two parallel triaxial pressure chambers, a pressure control system, a temperature control system and a data measurement and acquisition system. The triaxial pressure chamber consists of pressure chamber base, pressure chamber wall and pressure chamber top cover. The top of pressure chamber base is ceramic plate, sample, pervious stone and sample cap from bottom to top. Pressure control system and temperature control system are connected with data acquisition system circuit. Pressure control system includes water pressure system, air pressure system and confining pressure system. In the temperature control system, the temperature of each pressure chamber is unified, the water pressure of each pressure chamber is unified, the air pressure of each pressure chamber in the air pressure system is separately controlled, and the confining pressure of each pressure chamber in the confining pressure system is separately controlled. The invention achieves high scientific research efficiency, accurate temperature control and accurate volume measurement of the triaxial apparatus by the above method.

【技术实现步骤摘要】
一种三联温控非饱和土三轴试验系统
本专利技术涉及岩土工程实验
，尤其涉及一种三联温控非饱和土三轴试验系统。
技术介绍
随着岩土工程建设的发展，使得岩土基本性质的研究成为一个重要课题。实验室实验是研究岩土温度效应的必要手段，但是现在非饱和土实验平衡吸力会耗费很长的时间，很多实验使用的温控土工压力室大多为单个压力室，在一定的时间内并不能完成足够多的实验，导致实验效率较为低下。如申请号为CN201720847636.9《一种用于土工三轴装置的可控温体变量测内室》的专利中，仅有一个压力室，在进行非饱和土实验时会耗费很长的时间。由于非饱和土试验时，压力室壁会受到较大的围压，普通材料制成的压力室壁不可避免的会产生较大变形，导致试样体积变化测量不准确，并且，目前温控的非饱和土三轴试验系统仅能控制大于室温的温度，而不能进行负温控制。因此，迫切的需要研发一种实验效率高，测试范围广并且测量试样体变精准的装置。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种压力室并联的温控土工三轴系统，以解决以上问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种三联温控非饱和土三轴试验系统，包括：加载台、至少两个并联的三轴压力室、压力控制系统、温度控制系统和数据测量采集系统；所述的三轴压力室包括压力室底座、压力室壁和压力室顶盖，所述的压力室底座上方由下至上依次为陶土板、试样、透水石和试样帽；所述的压力控制系统、温度控制系统与所述的数据测量采集系统电路连接；所述的压力控制系统包括水压系统、气压系统和围压系统；所述的温度控制系统对各个三轴压力室的温度进行统一控制，所述的水压系统对各个三轴压力室的水压进行统一控制，所述的气压系统对各个三轴压力室的气压分别进行单独控制，所述的围压系统中对各个三轴压力室的围压分别进行单独控制。进一步地，所述的温度控制系统包括每个压力室的进水口、出水口、螺旋铜管和贯穿每个压力室顶盖并且固定连接在每个所述压力室内部的温度传感器，所述的每个温度传感器的一端置于对应压力室内，所述的每个温度传感器的另一端通过电线与同一个水浴箱相连，所述的进水口和出水口在所述的压力室内部通过所述的螺旋铜管连接，所述的每个压力室的进水口和出水口分别通过水管连接后一起并入到所述的水浴箱，用于控制压力室内的温度，实现螺旋铜管和水浴箱的水循环；所述的水压系统设置有与每个压力室底座内部连通的反压接口和反压出水口，所述的每个反压接口处连接有反压接头，每个所述反压接头通过管道连接到同一个反压控制器，用于对试样进行水压控制，每个反压出水口装有一个压力传感器，用于示出孔隙水压的大小；所述的气压系统包括试样帽所述试样帽上安装的连通压力室内空气的气压接头，每个所述的气压接头处设置一个气压调节阀，每个气压调节阀连接有一个气压控制器，通过调节每个所述的气压控制器来调节每个气压室内的气压；所述的围压系统包括在每个压力室底座边缘处安装的与每个压力室内部连通的压力室围压接头，每个所述压力室围压接头连接一个围压控制器，通过围压控制器分别调节三个压力室内的围压大小。进一步地，所述的压力室壁的材料为航空铝，抵抗围压为2MPa—3MPa。进一步地，所述的水浴箱中的液体为油，所述的水浴箱的温控范围为-10℃—60℃。进一步地，所述的压力室的底座为非饱和土底座或/和常规饱和土底座。进一步地，所述的陶土板为高进气值陶土板。进一步地，所述的加载台包括承台、升降台、两根支杆、横梁、轴向荷载传感器和轴向位移传感器：所述的两根支杆的下端与承台固定连接，上端穿过所述的横梁两端，并由固定螺栓固定连接；所述的轴向荷载传感器上端与所述的加载台架中点处相连接，所述的轴向位移传感器下端与顶盖相接触，所述的升降台置于所述的压力室底座的下部，通过控制升降台的升降来对试样施加轴向压力，所述的轴向荷载传感器和轴向位移传感器测量试样受到的轴向力和轴向变形。进一步地，所述的温度传感器与所述的压力室顶盖通过螺帽固定连接。进一步地，所述的压力室外部设置有保温层。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例的压力室并联的温控土工三轴系统，通过水浴箱实现温度控制，能够不用搬动仪器即可完成温度控制，并且并联至少两个压力室，可以同时进行至少两个非饱和土试验，极大的提高效率。将压力室外壁材料采用用航空铝材料，可以很大程度上抑制在高围压条件下外壁的变形，控温采用油浴的情况下，对于负温条件下，使温度控制系统控制在-10℃—60℃，扩大使用范围，广泛的提高了仪器的使用率以及使用效率。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的带单个压力室的温控非饱和土三轴试验系统的剖面图；图2为本专利技术实施例提供的三个压力室并联的温控非饱和土三轴试验系统的剖面示意图。附图标记说明：1—轴向位移传感器2—轴向荷载传感器3—温度传感器4—压力室顶盖5—进水口6—气压接头7—试样帽8—透水石9—压力室壁10—螺旋铜管11—反压接口12—试样13—压力室围压接头14—保温层15—出水口16—陶土板17—反压出水口18—压力室底座19—压力传感器20—承台21—横梁22—支杆23—升降台具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。本专利技术的实施例提供了一种压力室并联的温控土工三轴系统，旨在通过压力室并联，改变压力壁的材料以及温控系统，从而提高实验效率，精化测量。实施例一本专利技术实施例提供一种压力室并联的温控土工三轴系统，包括：加载台、至少两个并联的三轴压力室、压力控制系统、温度控制系统和数据测量采集系统。图1为单个压力室的温控土工三轴装置的剖面图，根据图1，压力室包括，压力室底座18、压力室壁9和压力室顶盖4，压力室底座上方由下至上依次为陶土板16、试样12、透水石8和试样帽7。压力控制系统和温度控制系统与数据测量采集系统电路连接。温度控制系统包括每个压力室的进水口5、出水口15、螺旋铜管10和贯穿每个压力室顶盖4并且固定连接在每个压力室内部的温度传感器3，所述的每个温度传感器3的一端置于对应压力室内，另一端通过电线与同一个水浴箱相连，进水口5和出水口15在压力室内部通过螺旋铜管10连接，每个压力室的进水口5和出水口15分别通过水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三联温控非饱和土三轴试验系统，其特征在于，包括：加载台、至少两个并联的三轴压力室、压力控制系统、温度控制系统和数据测量采集系统；所述的三轴压力室包括压力室底座、压力室壁和压力室顶盖，所述的压力室底座上方由下至上依次为陶土板、试样、透水石和试样帽；所述的压力控制系统、温度控制系统与所述的数据测量采集系统电路连接；所述的压力控制系统包括水压系统、气压系统和围压系统；所述的温度控制系统对各个三轴压力室的温度进行统一控制，所述的水压系统对各个三轴压力室的水压进行统一控制，所述的气压系统对各个三轴压力室的气压分别进行单独控制，所述的围压系统中对各个三轴压力室的围压分别进行单独控制。

【技术特征摘要】
1.一种三联温控非饱和土三轴试验系统，其特征在于，包括：加载台、至少两个并联的三轴压力室、压力控制系统、温度控制系统和数据测量采集系统；所述的三轴压力室包括压力室底座、压力室壁和压力室顶盖，所述的压力室底座上方由下至上依次为陶土板、试样、透水石和试样帽；所述的压力控制系统、温度控制系统与所述的数据测量采集系统电路连接；所述的压力控制系统包括水压系统、气压系统和围压系统；所述的温度控制系统对各个三轴压力室的温度进行统一控制，所述的水压系统对各个三轴压力室的水压进行统一控制，所述的气压系统对各个三轴压力室的气压分别进行单独控制，所述的围压系统中对各个三轴压力室的围压分别进行单独控制。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的温度控制系统包括每个压力室的进水口、出水口、螺旋铜管和贯穿每个压力室顶盖并且固定连接在每个所述压力室内部的温度传感器，所述的每个温度传感器的一端置于对应压力室内，所述的每个温度传感器的另一端通过电线与同一个水浴箱相连，所述的进水口和出水口在所述的压力室内部通过所述的螺旋铜管连接，所述的每个压力室的进水口和出水口分别通过水管连接后一起并入到所述的水浴箱，用于控制压力室内的温度，实现螺旋铜管和水浴箱的水循环；所述的水压系统设置有与每个压力室底座内部连通的反压接口和反压出水口，所述的每个反压接口处连接有反压接头，每个所述反压接头通过管道连接到同一个反压控制器，用于对试样进行水压控制，每个反压出水口装有一个压力传感器，用于示出孔隙水压的大小；所述的气压系统包括试样帽所述试样帽上安装的连通压力室内空气的气压接...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国庆，刘梓萌，刘祎，韩博文，李舰，赵成刚，崔治，沈炳林，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11