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原文传递接触面剪切三轴测试装置及方法

专利名称：	接触面剪切三轴测试装置及方法
摘要：	本发明涉及接触面剪切三轴测试装置及方法，所述装置包括试样装置、压力室、加压装置和数据采集装置。试样装置的底座为复合型底座，空心圆柱体状试样的底座为固定型，与空心圆柱体状试样内部接触的芯柱状试样底座可以上下移动；加压装置由周围压力和反压力调节装置组成；数据采集装置用于土体的轴向位移及体积变形、轴向力、孔隙水压力的数据采集。试验过程中荷载的施加及控制、剪切速率的设定和轴向位移、体积变形、孔隙水压力的数据采集均由计算机控制。本发明装置及方法可测试不同土体接触面在复杂应力路径条件下的受力变形特性，实现土体接触面三轴剪切的室内试验研究，装置简单易操作，试验成本低。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
发明人：	李小梅;蔡正银;张民;王芳;韩林;武颖利;傅中志;袁龙;任国峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910625659.9
公开号：	CN110426295A
代理机构：	江苏致邦律师事务所
代理人：	樊文红;尹妍
分类号：	G01N3/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	210000 江苏省南京市广州路223号
主权项：	1.一种接触面剪切三轴测试装置，其特征在于，包括试样装置、压力室（8）、加压装置和数据采集装置；所述试样装置设置于压力室（8）内，包括试样底座、试样帽及设置于试样底座上的试样；所述底座为复合型底座，包括空心环状固定底座（19）及中间的圆形底座（17），圆形底座（17）相对于空心环状固定底座（19）可以发生垂直位移；空心环状固定底座（19）上放置空心圆柱体状试样（14），圆形底座（17）上放置芯柱状试样（13）；芯柱状试样（13）和空心圆柱体状试样（14）顶部设有试样帽（9）；所述压力室（8）上方设有排气孔（7）；所述加压装置通过相应管路与空心环状固定底座（19）相连并向试样施加压力，加压装置包括周围压力调节装置（27）和反压力调节装置（34）；所述周围压力调节装置（27）通过周围压力管路连接至空心环状固定底座（19），与压力室（8）相连通，通过压力室（8）向试样施加周围压力；所述反压力调节装置（34）通过反压力管路连接至空心环状固定底座（19），与试样相连通，向试样直接施加反压力；所述数据采集装置用于采集试样在固结过程中的体积变形数据及剪切过程中的轴向位移、轴向力、孔隙水压力及体积变形数据。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述周围压力调节装置（27）包括周围压力阀（28）、压力源（29）和周围压力控制器（30）；所述压力源（29）沿周围压力管路经周围压力阀（28）向压力室（8）输入压力，所述周围压力控制器（30）用于控制压力源（29）的大小、周围压力的加载及卸载。 3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反压力调节装置（34）包括压力源（29）和反压力控制器（36）；所述压力源（29）沿反压力管路依次经体变量测管（35）、体变量测管阀（33）向试样输入反压力；所述体变量测管（35）通过管路连接至试样帽（9）和空心环状固定底座（19）与试样相连通，测量试样在固结过程及发生剪切过程中的体积变化；所述反压力控制器（36）用于控制压力源（29）的大小、反压力的加载及卸载。 4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集装置包括孔隙水压力量测装置（22），孔隙水压力量测装置（22）经孔隙水压力量测管路连接至空心环状固定底座（19），与试样相连通；所述孔隙水压力量测装置（22）包括量管阀（23）、量水管（24）、孔隙水压力阀（25）和孔隙水压力传感器（26）；所述量水管（24）由量管阀（23）控制，用于排除孔隙水压力管路中的气体；所述孔隙水压力传感器（26）由孔隙水压力阀（25）控制，用于测量试验过程中产生的孔隙水压力。 5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集装置包括升降装置和轴向力传感器（3），所述升降装置包括升降台（21）、试验机主机（1），所述升降台（21）设置于试验机主机（1）上、试样底座底部；所述试验机主机（1）顶部设有横梁（4），轴向力传感器（3）一端连接试验机主机横梁（4），另一端通过活塞（5）与试样帽（9）相连。 6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括乳胶膜（15），所述乳胶膜（15）的直径与空心圆柱体状试样（14）的外径一致，乳胶膜（15）厚度为0.1mm~0.2mm；乳胶膜（15）包裹于空心圆柱体状试样（14）外侧，顶部与试样帽（9）连接并用橡皮圈扎紧，下端与空心环状固定底座（19）连接并用橡皮圈扎紧。 7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空心圆柱体状试样（14）上下设有与空心圆柱体状试样（14）相同尺寸的环状透水板（11、20），所述芯柱状试样（13）上下配备有与芯柱状试样（13）相同尺寸的圆形透水板（12、16）；所述环状透水板、圆形透水板分别镶嵌在对应的试样底座及顶部试样帽上。 8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空心环状固定底座（19）和圆形底座（17）齐平，内部安装有密封圈（18）；所述芯柱状试样（13）高度小于外侧空心圆柱体状试样（14）高度，芯柱状试样（13）的试样帽与空心圆柱体状试样（14）的试样帽连接处设有密封圈（10）；芯柱状试样（13）的试样帽高度大于空心圆柱体状试样（14）的试样帽的高度。 9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述芯柱状试样（13）的试样帽与空心圆柱体状试样（14）的试样帽连接处设有连接卡扣；所述压力室的活塞（5）作用于芯柱状试样（13）的试样帽上。 10.权利要求1~9任一项所述装置用于接触面剪切三轴测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）排除管路中空气；（2）安装试样；（3）将压力室（8）与试样底座连接固定，打开排气孔（7），通过周围压力调节装置（27）向压力室（8）注水，待注满后关闭排气孔（7），启动电源，调节使活塞（5）与轴向力传感器（3）及试样帽（9）接触。
所属类别：	发明专利