一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置，包括仪器底座、加载架、三轴压力室平台、轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统、数据采集系统，加载架安装在仪器底座顶端的立柱上，三轴压力室平台安放在仪器底座上，轴向力控制系统安装在加载架上，轴向力控制系统的轴向力加载杆底端与三轴压力室平台的试件顶帽的顶端中心接触，三轴压力室平台分别与围压控制系统、反压控制系统和排气隔水系统连通，数据采集系统分别与轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统用数据线连接。有益效果：本实用新型专利技术与现有技术相比，方法科学，快速有效，经济性强。经济性强。经济性强。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置


[0001]本技术涉及土壤检测设备领域，尤其涉及一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置。

技术介绍

[0002]自然界的路基土在绝大多数时间内为土
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水
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气混合的非饱和状态，土体的强度特性、变形特性、渗透特性随非饱和程度，即含水率的变化而变化，在大气降水、地下水、大气湿度平衡等因素作用下，路基土在运营期内含水率将缓慢上升，产生湿化变形，引起路基不均匀沉降现象，严重的将产生路基大面积沉陷、边坡垮塌等严重问题。合理确定路基土湿化变形特性尤为重要。
[0003]采用单轴固结试验仪的单轴湿化变形试验虽然操作简单，造价较低，但围压为无限大，与路基实际应力状态差异较大，试验结果可靠性较低。
[0004]普通三轴仪可通过气压力或水压力，对试件施加可控的围压，在此基础上控制轴向压力，实现三轴应力状态的模拟。但该仪器主要针对饱和土设计，可进行排水固结、排水剪切试验。然而，对土
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水
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气三相混合的非饱和土，试件一旦压缩或湿化，土体内孔隙气将被排出，但因为没有气路通道，气体被困在试件与橡皮膜之间，抵消了压力室内部分气压力作用，降低有效围压，使应力状态与实际不一致。此外，试件与橡皮膜之间的气体会对注入的水分形成较大阻力，阻碍试件的进一步湿化，甚至导致试件内水分反向排出，湿化变形试验的精度和试验范围有限。
[0005]非饱和三轴仪可控制土体基质吸力，从而控制干化、湿化过程，但造价昂贵，试验过程缓慢，且需要对非饱和土先饱和，再脱湿，才可进一步进行湿化试验，相当于使土样经历了干湿循环，对土样微观结构产生影响，与实际路基土工作状态不符。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置，包括仪器底座、加载架、三轴压力室平台、轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统、数据采集系统，所述加载架安装在仪器底座顶端的立柱上，所述三轴压力室平台安放在仪器底座上，所述轴向力控制系统安装在加载架上，并且所述轴向力控制系统的轴向力加载杆底端与三轴压力室平台的试件顶帽的顶端中心接触，所述三轴压力室平台分别与围压控制系统、反压控制系统和排气隔水系统连通，所述数据采集系统分别与轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统用数据线连接。
[0009]其中，所述三轴压力室平台包括压力室底座、压力室顶板、玻璃罩、试件顶帽、橡皮膜、非饱和土试件、透水石，所述压力室顶板与压力室底座用长杆螺丝连接，所述玻璃罩夹
在压力室底座与压力室顶板之间，所述压力室底座的顶端中心设有向上突出的中心凸台，所述橡皮膜的下口套在中心凸台上，所述橡皮膜的上口套在试件顶帽上，所述非饱和土试件套在橡皮膜中，所述非饱和土试件的两头分别设有一块透水石，所述压力室顶板的中心设有一个通孔，所述轴向力加载杆套在通孔中，所述通孔的内壁上安装有O型圈。
[0010]其中，所述试件顶帽上设有第一排气接口，所述压力室底座上设有第二排气接口，所述第一排气接口与第二排气接口用第一软管连接，所述压力室底座的外侧设有围压接口、反压接口、第三排气接口，所述压力室底座中设有连通围压接口与中心凸台一侧的压力室底座顶端的围压通道，所述压力室底座中设有连通反压接口与中心凸台顶端的反压通道，所述压力室底座中设有连通第二排气接口与第三排气接口的排气通道。
[0011]其中，所述轴向力控制系统包括轴向力加载杆、轴向力控制器、第一压力传感器和位移传感器，所述轴向力加载杆安装在加载架上，所述轴向力控制器通过第二软管与轴向力加载杆的压力调节室连通，所述压力传感器安装在轴向力加载杆中，所述位移传感器安装在轴向力加载杆顶部。
[0012]其中，所述围压控制系统包括围压电磁开关、第二压力传感器、围压控制器，所述围压接口与围压电磁开关、第二压力传感器、围压控制器依次用第三软管串连。
[0013]其中，所述反压控制系统包括反压电磁开关、第三压力传感器，所述反压接口与反压电磁开关、第三压力传感器、体变传感器、反压控制器依次用第四软管串连。
[0014]其中，所述排气隔水系统包括排气电磁开关、排气隔水阀管，所述排气隔水阀管中安装有排气隔水薄膜，所述第三排气接口与排气电磁开关、排气隔水阀管依次用第五软管串连。
[0015]其中，所述数据采集系统包括数据采集仪和电脑，所述数据采集仪分别用数据线与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、轴向力控制器、位移传感器、围压控制器、体变传感器、反压控制器连接，所述数据采集仪与电脑用网线连接。
[0016]本技术的有益效果是：1、反压控制装置中装有隔水排气装置，可在注水湿化同时保证孔隙气的有效排除，从而确保试件内有效围压稳定，注水湿化过程顺畅；2、开展非饱和土湿化变形试验全过程中不需要控制吸力，试验时间较非饱和三轴仪大大缩短，便于开展需要大量试验的路基土研究；3、水
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力路径与实际路基运营期含水率变化过程一致，且可根据需要调整湿化程度，获取含水率分级增大过程中土体湿化变形特征，结果更贴近实际情况；本技术与现有技术相比，方法科学，快速有效，经济性强。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1是本技术中三轴试验装置的部分结构示意图；
[0019]图2是本技术中三轴压力室平台和轴向力加载杆装配的结构示意图；
[0020]图3是本技术中三轴压力室平台去除压力室顶板、玻璃罩和长杆螺丝后的结构示意图；
[0021]图4是本技术中三轴压力室平台去除压力室顶板、玻璃罩、长杆螺丝、橡皮膜
和橡皮筋后的结构示意图；
[0022]图中标号说明：仪器底座1、加载架2、三轴压力室平台3、立柱4、轴向力加载杆5、压力室底座6、压力室顶板7、玻璃罩8、试件顶帽9、橡皮膜10、非饱和土试件11、透水石12、长杆螺丝13、中心凸台14、滤纸15、通孔16、第一排气接口17、第二排气接口18、第一软管19、围压接口20、反压接口21、第三排气接口22、第一压力传感器23、位移传感器24、橡皮筋25。
具体实施方式
[0023]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本技术。
[0024]如图1至图4所示，一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置，包括仪器底座1、加载架2、三轴压力室平台3、轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统、数据采集系统，加载架2安装在仪器底座1顶端的立柱4上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于非饱和土湿化变形试验的三轴试验装置，其特征在于：包括仪器底座、加载架、三轴压力室平台、轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统、数据采集系统，所述加载架安装在仪器底座顶端的立柱上，所述三轴压力室平台安放在仪器底座上，所述轴向力控制系统安装在加载架上，并且所述轴向力控制系统的轴向力加载杆底端与三轴压力室平台的试件顶帽的顶端中心接触，所述三轴压力室平台分别与围压控制系统、反压控制系统和排气隔水系统连通，所述数据采集系统分别与轴向力控制系统、围压控制系统、反压控制系统、排气隔水系统用数据线连接。2.根据权利要求1所述的三轴试验装置，其特征在于：所述三轴压力室平台包括压力室底座、压力室顶板、玻璃罩、试件顶帽、橡皮膜、非饱和土试件、透水石，所述压力室顶板与压力室底座用长杆螺丝连接，所述玻璃罩夹在压力室底座与压力室顶板之间，所述压力室底座的顶端中心设有向上突出的中心凸台，所述橡皮膜的下口套在中心凸台上，所述橡皮膜的上口套在试件顶帽上，所述非饱和土试件套在橡皮膜中，所述非饱和土试件的两头分别设有一块透水石，所述压力室顶板的中心设有一个通孔，所述轴向力加载杆套在通孔中，所述通孔的内壁上安装有O型圈。3.根据权利要求2所述的三轴试验装置，其特征在于：所述试件顶帽上设有第一排气接口，所述压力室底座上设有第二排气接口，所述第一排气接口与第二排气接口用第一软管连接，所述压力室底座的外侧设有围压接口、反压接口、第三排气接口，所述压力室底座中设有连通围压接口与中心凸台一侧的压力室底...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣然，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：新型
国别省市：