【技术实现步骤摘要】
本申请属于真三轴试验装置，具体涉及一种基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置。
技术介绍
1、对于交通循环荷载与降雨渗透侵蚀耦合作用下的土石质路基的变形破坏研究，除了理论解析与数值模拟方法之外，开展试验研究是最为直观且有效地途径。开展土石混合体在“动载-渗流”双因素耦合下变形破坏试验研究，揭示土石混合体变形破坏的的全过程与机理，对于土石质路基的设计、施工及运营维护具有重要的理论与现实意义。
2、“动载-渗流”双因素耦合下变形破坏试验研究主要通过真三轴加载渗流模拟试验装置来进行，但现有的真三轴加载渗流模拟试验装置仍存在诸多不足：
3、(1)只能满足常规条件下的静态加载或者轴向循环加载，无法实现侧向围压动态循环加载。交通循环移动荷载下，路基土石混合体单元侧向围压是动态循环变化的，故而现有的真三轴加载装置无法复现交通荷载的移动效应；
4、(2)仅考虑竖向渗流的情况，降雨条件下，路基内部渗流方向复杂多变的，仅考虑单向渗流不符合实际状态，无法满足实验测试需求；
5、(3)常规设计的刚性加载板无法满足加载过程中土石混合体的侧向变形要求。
6、因此，实有必要提供一种基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，可实现循环荷载与渗透力的同步施加；可于横、竖不同路径施加不同梯度的渗透力；可保证各方向主应力的独立性
2、为解决上述技术问题，本申请的技术方案在于：
3、一种基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，包括：
4、压力室，包括主壳体、底座及导程套，所述主壳体围成底部开口的收容空间，所述底座封盖所述主壳体的底部开口，所述导程套与所述主壳体固定，所述导程套内部中空，两端设置穿孔，其中一端穿孔连通内部中空区域和所述收容空间，另一端开孔连通内部中空区域和外界，两端的穿孔保持对齐；
5、加载组件，所述加载组件与所述导程套一一对应设置，所述加载组件包括导程板、传动轴及加载板，所述导程板限位于所述导程套的中空区域内，所述传动轴一端与所述导程板固定，另一端穿过所述导程套的端部穿孔与所述加载板固定，所述导程板与所述导程套配合为所述传动轴的运动提供导向作用，所述加载板由多块加载子板拼接而成，任意相邻的两个所述加载子板之间通过合页连接；
6、动力组件，包括振动伺服电机和驱动轴，所述驱动轴连接所述振动伺服电机和所述导程板，所述振动伺服电机作为动力源，通过所述驱动轴将荷载作用于所述导程板上，并通过所述传动轴作用于所述加载板上，使所述加载板对试样施加荷载；
7、供水组件，所述加载板上设置有渗流口，所述供水组件用于向所述渗流口内渗流。
8、优选的，所述加载板靠近所述试样的一面还贴设有柔性树脂厚膜。
9、优选的，所述导程套分为轴向导程套和侧向导程套，所述轴向导程套设置于主壳体的上方，所述侧向导程套的数量为四个，呈环形阵列的设置于所述主壳体的外侧。
10、优选的，所述导程套的中空区域为圆柱形空间，所述导程板为圆形板，周边抵接所述导程套的内壁，所述导程板在所述动力组件的驱动下沿所述导程套运动。
11、优选的，所述加载组件分为与所述轴向导程套相对应的轴向加载组件及与所述侧向导程套相对应的侧向加载组件；所述动力组件分为与所述轴向加载组件相对应的轴向动力组件及与所述侧向加载组件相对应的侧向动力组件。
12、优选的，所述主壳体与所述底座可拆卸连接，所述底座设置有连通所述收容空间和外界的渗流排水孔，所述渗流排水孔的入口位于所述底座的上表面，出口位于所述底座的外侧表面。
13、优选的，所述供水组件包括蓄水罐、气泵、导水管、分水器及分水管，所述蓄水罐内存储有水，所述气泵与所述蓄水罐连通，用于向所述蓄水罐内充气加压，增加所述蓄水罐的内部压力，所述蓄水罐、导水管、分水器及分水管依次连通，在压力作用，所述蓄水罐内的水通过所述导水管向外输送，经所述分水器进行分流，最后通过所述分水管排出，所述气泵与所述蓄水罐的连通管路上设置有控压阀门，用于调节所述气泵的供气压力，改变所述蓄水罐的内部压力，控制出水速度。
14、优选的，渗流时，将所述分水管与所述轴向加载组件中加载板上的渗流口连通，通过所述渗流口向试样内进水渗流；当进行横向渗流时，将所述分水管与所述轴向加载组件中任意一个或相邻两个加载板上的渗流口连通，通过一侧或者相互垂直的两侧上的渗流口向试样内进行渗流。
15、优选的，还包括支架，所述支架包括底板、顶板及侧板，所述顶板平行间隔设置于所述底板的上方，所述侧板连接所述底板和所述顶板，所述底座承载于所述底板上，所述振动伺服电机与所述支架固定。
16、优选的，还包括信号采集组件，所述信号采集组件包括位移传感器、力敏传感器及孔隙水压力计，所述位移传感器安装于所述加载板上，用于检测所述加载版的位移量；所述力敏传感器安装于所述导程板上，用于检测循环动荷载的输出强度和频率；所述孔隙水压力计埋设于试样内，用于检测试样的孔隙水压力，所述位移传感器、力敏传感器、孔隙水压力计均与计算机终端连接，向计算机终端发送检测数据，所述计算机终端还用于控制所述振动伺服电机的运行。
17、本申请的有益效果在于：
18、(1)本申请提出的考虑双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，可实现循环应力场及渗流场的同步施加。其中，本申请可实现多种幅值-频率组合循环荷载的施加，幅值与频率可通过力敏传感器精准控制；同样地，渗流速度也可控压阀门精准调节，灵活、多变地探究多种组合工况的影响；
19、(2)本申请可实现作用于单元体试样三个主应力独自变化与循环(恒定)围压的施加，使得土体单元主应力主轴的偏转，进而于三轴试样中复现交通荷载的移动效应，更加精准地模拟路基土的动应力场；
20、(3)本申请可实现横、竖向渗流方向的调节，可探究不同渗流路径下水-动力耦合作用下单元体试样的强度与变形特征，更加贴合复杂自然条件下路基填土真实的渗流状态；
21、(4)本申请可实现柔性伺服加载机制下土石混合体的侧向变形，贴近土石混合体单元的实际变形形态；
22、(5)本申请内置多种多种传感器，实时精准采集动应力场-渗流场耦合加载过程中单元体试样的应力、应变、孔隙水压力及流体流速等多种参数，全方位、多尺度地反馈单元体试样的力学特征。
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1.一种基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述加载板靠近所述试样的一面还贴设有柔性树脂厚膜。
3.根据权利要求1所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述导程套分为轴向导程套和侧向导程套，所述轴向导程套设置于主壳体的上方，所述侧向导程套的数量为四个，呈环形阵列的设置于所述主壳体的外侧。
4.根据权利要求3所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述导程套的中空区域为圆柱形空间，所述导程板为圆形板，周边抵接所述导程套的内壁，所述导程板在所述动力组件的驱动下沿所述导程套运动。
5.根据权利要求3所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述加载组件分为与所述轴向导程套相对应的轴向加载组件及与所述侧向导程套相对应的侧向加载组件；所述动力组件分为与所述轴向加载组件相对应的轴向动力组件及与所述侧向加载组件相对应的侧向动力组件。
7.根据权利要求5所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述供水组件包括蓄水罐、气泵、导水管、分水器及分水管，所述蓄水罐内存储有水，所述气泵与所述蓄水罐连通，用于向所述蓄水罐内充气加压，增加所述蓄水罐的内部压力，所述蓄水罐、导水管、分水器及分水管依次连通，在压力作用，所述蓄水罐内的水通过所述导水管向外输送，经所述分水器进行分流，最后通过所述分水管排出，所述气泵与所述蓄水罐的连通管路上设置有控压阀门，用于调节所述气泵的供气压力，改变所述蓄水罐的内部压力，控制出水速度。
8.根据权利要求7所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，当进行竖向渗流时，将所述分水管与所述轴向加载组件中加载板上的渗流口连通，通过所述渗流口向试样内进水渗流；当进行横向渗流时，将所述分水管与所述轴向加载组件中任意一个或相邻两个加载板上的渗流口连通，通过一侧或者相互垂直的两侧上的渗流口向试样内进行渗流。
9.根据权利要求1所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，还包括支架，所述支架包括底板、顶板及侧板，所述顶板平行间隔设置于所述底板的上方，所述侧板连接所述底板和所述顶板，所述底座承载于所述底板上，所述振动伺服电机与所述支架固定。
10.根据权利要求1所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，还包括信号采集组件，所述信号采集组件包括位移传感器、力敏传感器及孔隙水压力计，所述位移传感器安装于所述加载板上，用于检测所述加载版的位移量；所述力敏传感器安装于所述导程板上，用于检测循环动荷载的输出强度和频率；所述孔隙水压力计埋设于试样内，用于检测试样的孔隙水压力，所述位移传感器、力敏传感器、孔隙水压力计均与计算机终端连接，向计算机终端发送检测数据，所述计算机终端还用于控制所述振动伺服电机的运行。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述加载板靠近所述试样的一面还贴设有柔性树脂厚膜。
3.根据权利要求1所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述导程套分为轴向导程套和侧向导程套，所述轴向导程套设置于主壳体的上方，所述侧向导程套的数量为四个，呈环形阵列的设置于所述主壳体的外侧。
4.根据权利要求3所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述导程套的中空区域为圆柱形空间，所述导程板为圆形板，周边抵接所述导程套的内壁，所述导程板在所述动力组件的驱动下沿所述导程套运动。
5.根据权利要求3所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述加载组件分为与所述轴向导程套相对应的轴向加载组件及与所述侧向导程套相对应的侧向加载组件；所述动力组件分为与所述轴向加载组件相对应的轴向动力组件及与所述侧向加载组件相对应的侧向动力组件。
6.根据权利要求1所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述主壳体与所述底座可拆卸连接，所述底座设置有连通所述收容空间和外界的渗流排水孔，所述渗流排水孔的入口位于所述底座的上表面，出口位于所述底座的外侧表面。
7.根据权利要求5所述的基于双向渗流作用的变围压柔性伺服动真三轴试验装置，其特征在于，所述供水组件包括蓄水罐、气泵、导水管、分水器及分水管，所述蓄水罐内存储有水，所述气泵与所述蓄水罐连通，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玲，陈昀灏，谭景鹏，彭文哲，杨超炜，刘钟书，邱泉，罗彪，刘长捷，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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