温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开一种温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统及试验方法，所述系统包括主机加载机构、可变形大尺寸土箱以及独立的三维加载单元、制冷与水盐补给单元和土‑水‑冰‑盐变化监测单元；可变形大尺寸土箱设置在主机加载机构上，结合特殊的结构设计，并采取将大尺寸土试样分为环境土体和核心土区域进行监测，消除试验的尺寸效应。本方案能够模拟土试样在三维开放系统中三维应力状态，考虑水热盐的演变、土体与环境之间温度、水分、盐分等三维迁移，实现温度‑水分‑盐分‑应力‑应变多场耦合，全面获得对不同工程地质环境三维应力状态下开放系统中多场耦合作用与互馈效应，实现了多功能性、易操控性，且构造巧妙，实用及推广价值高。

Test system and method of temperature control large size geotechnics triaxial multi field coupling test

【技术实现步骤摘要】
温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统及试验方法
本专利技术属于土工真三轴试验
，具体涉及温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统及试验方法。
技术介绍
常规土工三轴试验系统本质是轴对称应力状态，不能真实反映实际土体所受的复杂应力条件，仅测得轴对称应力状态下土的强度参数。为了更好且真实模拟土体实际受力状态，分析三个主应力独立变化条件下，三维空间受力状态的土体应力与应变及强度特性，研发了真三轴试验系统。真三轴试验系统按压力室加载特性分为刚性、柔性、复合三种形式；按加载方式分为应变控制的全刚性、应力控制的全柔性、复合控制的刚性和柔性；按加载机构分为三向刚性板、双向刚性板和单向柔性液压囊或流体围压、三向柔性液压囊等。但目前现有的真三轴试验装置土试样均是处于完全封装或四周封闭状态，不能模拟实际土体所处的开放状态，没办法实现土试样与环境之间实际的温度、水分、盐分等三维迁移过程，比如，申请公布号为【CN107576562A】的专利技术专利所公开的一种多场耦合真三轴测试系统及其试验方法，可通过对应力场和渗流场控制，模拟研究岩土体中渗流的各向异性，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统，其特征在于，包括主机加载机构(5)、可变形大尺寸土箱(1)、独立的三维加载单元、制冷与水盐补给单元和土-水-冰-盐变化监测单元，所述可变形大尺寸土箱(1)设置在主机加载机构(5)上，独立的三维加载单元、制冷与水盐补给单元和土-水-冰-盐变化监测单元均与可变形大尺寸土箱(1)相连，分别对应的实现对土箱的应力施加、制冷与水盐补给以及土-水-冰-盐变化的监测；/n所述主机加载机构(5)包括承载底座(51)、垂直加载框架(52)和水平加载框架(53)，所述承载底座(51)包括位于垂直加载框架(52)下方的承载台(511)以及沿承载台水平方向延伸的轨道座(512...

【技术特征摘要】
1.温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统，其特征在于，包括主机加载机构(5)、可变形大尺寸土箱(1)、独立的三维加载单元、制冷与水盐补给单元和土-水-冰-盐变化监测单元，所述可变形大尺寸土箱(1)设置在主机加载机构(5)上，独立的三维加载单元、制冷与水盐补给单元和土-水-冰-盐变化监测单元均与可变形大尺寸土箱(1)相连，分别对应的实现对土箱的应力施加、制冷与水盐补给以及土-水-冰-盐变化的监测；
所述主机加载机构(5)包括承载底座(51)、垂直加载框架(52)和水平加载框架(53)，所述承载底座(51)包括位于垂直加载框架(52)下方的承载台(511)以及沿承载台水平方向延伸的轨道座(512)；所述水平加载框架(53)包括工作台(531)、侧向反力架(532)和设置在工作台(531)下方的移动升降轮(533)，侧向反力架(532)通过侧压立柱(535)设置在工作台(531)上；可变形大尺寸土箱(1)设置在工作台(531)上并由侧向反力架(532)包围；
所述可变形大尺寸土箱(1)包括底板(12)、土箱侧板(15)、土箱水平变形限位装置(16)和法向加载板(17)，底板(12)上面布置有给排水槽(13)，给排水槽(13)上面布置有透水板(14)；土箱侧板(15)外侧还设置有侧向滑动装置(514)，侧向反力架(532)上固定设置有侧向油缸(534)，侧向油缸(534)穿过侧向反力架(532)与侧向滑动装置(514)相连，侧向油缸(534)在可变形大尺寸土箱(1)变形过程中实现沿侧向滑动装置(514)的滑动。


2.根据权利要求1所述的温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统，其特征在于：所述制冷和水盐补给单元包括制冷模块(31)和水盐补给模块(32)，制冷模块(31)包括在法向加载板(17)的内部下侧凹槽以及透水板(14)的下方布置的冷却管(141)，以及与冷却管(141)相连的制冷设备；所述水盐补给模块(32)通过循环管与底板(12)上的给排水槽(13)相连，用以将水分或盐分通过循环管运送到底板(12)，由给排水槽(13)向透水板(14)渗透，基于毛细作用给土体补给水分或盐分。


3.根据权利要求1所述的温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统，其特征在于：所述土-水-冰-盐变化监测单元包括土体结构变化监测模块和水-冰-盐变化监测模块，土体结构变化监测模块包括超声装置和超声波激励探头、接收探头，超声波激励探头、接收探头分别对应的设置在可变形大尺寸土箱(1)外侧；所述的水-冰-盐变化监测模块包括在环境土体区域内布置的不同深度的监测传感器，实现对土体内水、冰和盐分含量的监测。


4.根据权利要求3所述的温控大尺寸土工真三轴多场耦合试验系统，其特征在于：所述可变形大尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌贤长，苏雷，赵莹莹，唐亮，赵汝相，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37