本发明专利技术公开了一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置及其试验方法，解决了现有应变试验装置的中主应力调节依赖人工，精度难以保证的问题。该试验装置包括：一压力室，具有一内部空腔；一平面应变压力室，位于压力室的内部空腔中，其内部也具有一空腔并用于放置待测土样，其包括两个液压囊和两块挡板；两个千斤顶，每个千斤顶的底部固定于压力室上，每个千斤顶的伸缩端连接至挡板，用于带动挡板往复移动，从而实现对待测土样中主应力的加载或卸载；至少两个土压力盒，分别嵌设于两块挡板的内壁上，用于采集待测土样的中主应力数据。
【技术实现步骤摘要】
一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置
本专利技术属于岩土工程测试设备
，具体涉及一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置。
技术介绍
实际工程中的很多工程问题(如深基坑、挡土墙、高填方路堤、大坝、隧道等)都处于或近似处于平面应变状态，而目前针对平面应变问题的工程，在设计时，土的强度参数一般按照常规三轴或直剪试验结果来确定，未考虑平面应变应力路径条件下中主应力方向的约束和应力的变化对土强度的贡献。因此，依据平面应变试验来确定土的强度参数可充分发挥土的强度，提高工程经济性，与实际工程中土的应力应变状态更加吻合。自从Kjellman(1936)对其所研制的3组互相平行的刚性挡板加载方式的真三轴仪进行改造，通过限制主应力方向一对刚性挡板的位移即可对立方体试样施加平面应变应力状态，该装置在被认为是最早的平面应变装置，但该仪器的加载机构复杂，并且相邻两个方向的加载板相互干扰。之后Hambly、Jakobson和Roscoe等以Kjellman所研制平面应变装置为基础开发出了类似的平面应变试验仪，但该类仪器仍然较难克服各刚板之间交叉而产生的应力、应变边角干涉效应。随后，Wood在此基础上改进了压力室，试样为长条形，该仪器基本实现了平面应变条件，由于将σ2作用面长度加大，增大了该面上的摩擦力，导致试验过程中对中主应力σ2作用面上存在剪应力，且量测精度下降。Green开发了小尺寸试样的平面应变仪，虽降低了加载板和试样之间的摩擦力，但同时使得σ2加载装置移动的范围较大，导致试验过程实现起来较困难。这类平面应变仪共同的缺点是刚、柔界面的相互挤压问题及试样与约束板之间的摩擦均会影响试验结果的准确性。基于常规三轴压力室及真三轴仪压力室进行相应的平面应该改造是平面应变仪发展的重要趋势之一。在三轴压力室内加入两块钢板，实现平面应变状态的剪切真三轴仪的蓬勃发展带动了平面应变仪的快速发展，这类平面应变仪大多是在真三轴仪的压力室及应力控制系统上进行改造，或者直接采用真三轴仪来完成平面应变试验。在加载过程中有独立的装置来保证σ2方向的应变ε2＝0，σ2方向为刚性约束，σ1方向为刚性加载，σ3方向采用柔性水囊加载。这两类改装后的压力室缺点在于刚性板与土样之间的摩擦会影响轴向力的测量和试验结果，且大多不能实现σ2方向上应力的量测。现有的基于真三轴压力室改造的平面应变系统，原理简单可行，实现了σ2方向的应变ε2＝0，但实际工程中的平面应变状态只对应着明确的应变条件ε2＝0，不对应着明确的应力条件。现有的改造只满足了变形条件，且由于刚性挡板装入压力室后无法对其水平位移进行调控，导致试样在固结阶段σ2方向上的主应力达不到固结围压大小，只能被动受力，从而导致土体在开始剪切初始阶段时，σ2方向上的主应力实为小主应力，随着剪切变形的不断发展，侧向土体挤压刚性板，σ2方向被动受力后，才逐步发展为中主应力，此时，土体才真正进入平面应变状态。正是由于这种差异，导致现有的仪器不能完全模拟实际工程中土的平面应变状态。即有的σ2方向主应力调节机构也以人工控制为主，很难保证精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置，以解决现有应变试验装置的中主应力调节依赖人工，精度难以保证的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置，包括：一压力室，具有一内部空腔；一平面应变压力室，位于压力室的内部空腔中，其内部也具有一空腔并用于放置待测土样，其包括两个液压囊和两块挡板，具体为：两个液压囊，相对设置在压力室内，且两个液压囊的相对距离为固定值，用于在其为充水膨胀状态下，对与其接触的待测土样的表面施加压力；两块挡板，均为光面刚性板，相对地设置在压力室内、两个液压囊之间，且与两个液压囊均相交，两块挡板用于相向移动，以对与其接触的待测土样的表面施加压力；两个千斤顶，每个千斤顶的底部固定于压力室上，每个千斤顶的伸缩端连接至挡板，用于带动挡板往复移动，从而实现对待测土样中主应力的加载或卸载；至少两个土压力盒，分别嵌设于两块挡板的内壁上，用于采集待测土样的中主应力数据。进一步的，还包括两个千斤顶的底部均通过螺栓固连至压力室的外壁上。进一步的，压力室的底部设有压力室底座，以将压力室的底部封闭，用于作为待测土样的底部支撑。进一步的，压力室的顶部可拆卸地设置压力室顶盖，以将压力室的顶部封闭。本专利技术采用的第二种技术方案是，一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置的试验方法，采用一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置，试验方法为：S1、将待测土体放入挡板和液压囊围成的平面应压力变室内，通过液压囊的水压力，对待测土样的表面施加压力P并保持，该方向的压力即为小主应力；通过两块挡板的相向移动，对待测土样的表面施加压力P，并继续相向移动，对待测土样的表面继续主动施加压力，使该方向的压力为中主应力；S2、通过土压力盒测量土体与其接触时产生的应力来记录该方向主应力数值变化。进一步的，S1中，保持两块挡板的相对位置不变，通过控制液压囊增加其压力，在试验过程中控制液压囊方向上的应力始终大于刚性挡板上的压力，使得中主应力的方向由两块挡板的连线方向切换到两个液压囊的连线方向。本专利技术的有益效果是：1、增加千斤顶和螺栓的结构设计，使得待测土样在σ2方向上的主应力可以实现自动控制调整，既能保证良好的可操作性，又能使土的平面应变状态更符合实际工程情况，中主应力测量精度和控制精度更高，具有良好的应用价值。2、通过控制两块挡板的间距，以及控制液压囊的压力变化，可以根据需要很方便的实现待测土样上中主应力方向的切换，可适应实际工程中土体出现堆载或者卸载时应力状态的变化，能贴切的反映土的真实应力状态。附图说明图1为本专利技术一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置的俯视图；图2为本专利技术一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置的纵向剖视图；图3为本专利技术一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置的试样在平面应变应力路径下受荷状态。其中，1、压力室底座，2、压力室顶盖，3、压力室，4、挡板，5、千斤顶，6、土压力盒，7、螺栓，8、液压囊。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置，如图1-2所示，包括平面应变压力室和中主应力加、卸载机构。包括一压力室3，其内部具有一空腔。还包括一平面应压力变室位于所述压力室3的内部空腔中，其内部也具有一空腔并用于放置待测土样，该平面应压力变室具体包括两块挡板4以及与两个液压囊8，共同围成用于放置待测土样的空间。其中，两个液压囊8，相对设置在所述压力室3内，且两个液压囊8的相对距离为固定值，用于在其为充水膨胀状态下，对与其接触的待测土样的表面施加小主应力压力。两块挡板4，均为光面刚性板，相对地设置在所述压力室3内、两个所述液压囊8之间，且与两个所述液压囊8均相交，优选的状态是与两个所述液压囊8均垂直。两本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置，其特征在于，包括：/n一压力室(3)，具有一内部空腔；/n一平面应变压力室，位于所述压力室(3)的内部空腔中，其内部也具有一空腔并用于放置待测土样，其包括两个液压囊(8)和两块挡板(4)，具体为：/n两个液压囊(8)，相对设置在所述压力室(3)内，且两个液压囊(8)的相对距离为固定值，用于在其为充水膨胀状态下，对与其接触的待测土样的表面施加压力；/n两块挡板(4)，均为光面刚性板，相对地设置在所述压力室(3)内、两个所述液压囊(8)之间，且与两个所述液压囊(8)均相交，所述两块挡板(4)用于相向移动，以对与其接触的待测土样的表面施加压力；/n两个千斤顶(5)，每个千斤顶(5)的底部固定于所述压力室(3)上，每个千斤顶(5)的伸缩端连接至所述挡板(4)，用于带动所述挡板(4)往复移动，从而实现对待测土样中主应力的加载或卸载；/n至少两个土压力盒(6)，分别嵌设于两块所述挡板(4)的内壁上，用于采集待测土样的中主应力数据。/n
【技术特征摘要】
20200529 CN 20201047922171.一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置，其特征在于，包括：
一压力室(3)，具有一内部空腔；
一平面应变压力室，位于所述压力室(3)的内部空腔中，其内部也具有一空腔并用于放置待测土样，其包括两个液压囊(8)和两块挡板(4)，具体为：
两个液压囊(8)，相对设置在所述压力室(3)内，且两个液压囊(8)的相对距离为固定值，用于在其为充水膨胀状态下，对与其接触的待测土样的表面施加压力；
两块挡板(4)，均为光面刚性板，相对地设置在所述压力室(3)内、两个所述液压囊(8)之间，且与两个所述液压囊(8)均相交，所述两块挡板(4)用于相向移动，以对与其接触的待测土样的表面施加压力；
两个千斤顶(5)，每个千斤顶(5)的底部固定于所述压力室(3)上，每个千斤顶(5)的伸缩端连接至所述挡板(4)，用于带动所述挡板(4)往复移动，从而实现对待测土样中主应力的加载或卸载；
至少两个土压力盒(6)，分别嵌设于两块所述挡板(4)的内壁上，用于采集待测土样的中主应力数据。
2.如权利要求1所述的一种自动加、卸载液压型平面应变试验装置，其特征在于，还包括两个所述千斤顶(5)的底部均通过螺栓(7)固连至所述压力室(3)的外壁上。
3.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，杨倩，何晖，李宝平，刘瑾，孟天一，赵阳，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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