CN101881715A - 水泥土平面应变试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泥土平面应变试验仪，上、下盖(5、5a)之间连接外壳(6)构成压力室，上盖(5)上设有滑动的顶杆(4)与液压缸(1)活塞杆相连，顶杆(4)下端与上加荷板(7)相连，上、下加荷板(7、7a)之间设有试样侧压板(10)，其特征在于：a、压力室中设置反力框架(23)；b、反力框架一侧设有调节螺杆(22)与试样侧压板(10)接触；c、上、下加荷板中分别设有排水管(8、18)与有流量计(11、26)连接，d、活塞杆上设有传感器(2、3)，反力框架中设有传感器(14)。本发明的有益效果：实现了室内测试水泥土平面应变的力学特性，同时通过调节螺杆调整主应力方向压板与试样接触，解决了主应力大小调控及其精度的问题，也能用于解决中主应力固结变形后的试样与压板接触的问题。

Description

水泥土平面应变试验仪

技术领域

本发明涉及一种水泥土力学试验装置，主要用于测试水泥土平面应变力学特性。

背景技术

近年来，水泥土搅拌桩形成的水泥土墙体广泛应用于基坑止水帷幕、堤坝和闸基等截渗工程中。由于水泥土截渗墙在主应力空间中处于平面应变状态，即ε₂→0。因此，研究水泥土截渗墙应力应变数学关系需要借助平面应变试验装置。目前，平面应变仪器控制变形方式主要可以分为两类，一类是主动式的，通过施加σ₂方向应力控制其不变形，这种方法的平面应变仪在ε₂方向有瞬间变形影响；另一类是被动式的，ε₂方向为刚性固定支架约束，通过传感器测σ₂-σ₃的大小，其主要缺点在于试验过程中施加围压σ₃时使得试样固结后与刚性固定支架之间未接触。因此，平面应变仪器主要为约束ε₂方向不变形，近年来研制平面应变仪在ε₂方向变形仍未得到有效解决。如用于土平面应变试验的真三轴仪，专利公开号号：CN101169356；用于岩石平面应变特性研究的岩石平面应变仪，专利公开号号：CN101173852A。由于土的平面应变仪给定的破坏荷载较小，不能满足水泥土平面应变试验要求。而岩石的平面应变仪虽然破坏荷载较大，其精度又达不到水泥土平面应变试验要求。针对上述问题进行广泛的检索，尚未发现对此问题的相关解决方案。

发明内容

本发明的目的就是解决现有的土或岩石平面应变仪存在的破坏荷载较小、精度较低的缺陷，对平面应变仪侧向约束与试样接触的问题进行改进，提供的一种适合水泥土试验的平面应变仪器。

本发明的具体技术方案为：

一种水泥土平面应变试验仪，包括上盖及下盖，上盖及下盖之间连有外壳以构成压力室，下盖上设有下加荷板，上盖上设有一滑动配合的顶杆，顶杆上端与液压缸的活塞杆相连、下端与设置在压力室内的上加荷板相连，上、下加荷板之间设有试样侧压板及其试样，其特征是：

a、在压力室中设置一对钢板组成的反力框架，钢板之间由连接件支撑连接；

b、反力框架一侧的钢板上设有调节螺杆，其一端穿过外壳、另一端与试样侧压板接触配合；

c、上加荷板中设有上排水管通往压力室外，压力室外设有流量计与上排水管连接，下加荷板中设有下排水管通往压力室外，压力室外设有流量计与下排水管连接；

d、在液压缸活塞杆与上盖之间设有传感器，液压缸活塞杆与顶杆之间设有传感器，在反力框架的一侧设有传感器与试样侧压板接触配合；

e、下盖的底部连有升降机。

在上述基本技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：

反力框架底部设有辊轮；上排水管及下排水管中分别设有传感器；设置一氮气加压管与压力室连通，向压力室内施加最大为3.5Mpa的围压。

本发明的技术方案中，钢制外壳构成压力室，通过氮气加压管，为压力室提供恒定围压。

上部液压缸活塞杆及顶杆与底部升降机，为试验提供剪切应力，顶杆与上盖之间设有密封装置。试样套入橡胶膜后在上下端部设有压板等密封。

压力室内的反力框架中设置一对试样侧压板，其中一试样侧压板主要约束被测试样中主应力方向的变形，该侧压板一端连接螺杆，伸出压力室外，试验前调节试样与压板接触，螺杆与压力室侧面亦设有密封装置。个位置设置的传感器构成的数据采集系统，自动采集试验数据。

试验时将两侧侧压板分别放入反力框架两侧，置于平行槽内，其中一侧侧压板与螺杆调节装置相连，由压力室侧面伸出(螺杆与压力室侧面设有密封装置)，试样试验前或固结后可通过螺杆调节装置使刚性挡板与试样接触。

本发明具有以下有益效果：实现了室内测试水泥土平面应变的力学特性，保证了测试数据的准确性，同时也能用于解决试样固结压缩后中主应力方向压板与试样接触的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是图1的I部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，本发明提供的一种水泥土平面应变试验仪，包括钢制的上盖5及下盖5a，上盖5及下盖5a之间连有钢制的外壳6以构成压力室，下盖5a上设有下加荷板7a，上盖5上设有一滑动配合的顶杆4，顶杆4上端与液压缸1的活塞杆相连、下端与设置在压力室内的上加荷板7相连，上、下加荷板7、7a之间设有试样侧压板10及其试样19，以上为平面应变仪的基本组成，本发明还包括以下创新部分：

a、在压力室中设置一对钢板23组成的反力框架，钢板23之间由一组螺栓25支撑连接，以构成框架结构，反力框架底部设有辊轮17，以便其调节水平方向的位置。

b、如图1、图2所示，反力框架一侧的钢板23上设有相配合的调节螺杆22a，其一端与试样侧压板10接触配合，另一端设有十字槽连接结构，另设置一个手柄22b穿过压力室，手柄一端设有十字头与调节螺杆22a的十字槽连接配合，手柄22b与压力室之间还设有密封结构；

c、上加荷板7底部设有透水铜板9，上排水管8一端穿过上加荷板7，通过透水铜板9中的孔与试样19联通，上排水管8的另一端通往压力室外，压力室外设有流量计11以及三通阀12与上排水管8连接，三通阀12上连有传感器13；下加荷板7a上部也设有透水铜板，下排水管18一端通过透水铜板中的孔与试样19联通，下排水管18另一端通往压力室外，压力室外设有三通阀20及流量计26与下排水管18连接，三通阀20连有传感器21；

d、在液压缸1活塞杆与上盖5之间设有传感器2，液压缸1活塞杆与顶杆4之间设有传感器3，在反力框架23的一侧设有传感器14与试样侧压板10接触配合；

e、下盖5a的底部连有升降机16。

另外，通过设置的一根与高压氮气源连接的氮气加压管15与压力室连通，向压力室内施加最大为3.5Mpa的围压。

本发明的工作过程：

根据本发明的系统原理图，本发明试验工作过程为：(1)将试验将饱和后的试样19套上橡皮膜19a后，安装在试样架10中，使橡皮膜19a与试样架紧密接触；(2)将套有橡皮膜的试样架10置于反力框架23中，安装侧面螺杆调节装置22以及侧向应力传感器14，(3)接通上、下排水管路8、18，打开上、下排水管11、26，并从下排水管26将水压入试样中，将橡皮膜与试样之间的空气从上排水管8排除，直至上排水管8内无气泡排除停止加水，关闭下排水阀；(4)降低排水管26使其水面至试样中心高度以下20cm～40cm，吸出试样与橡皮膜之间多余的水分，然后关闭排水阀；(5)安装侧向位移传感器24；压力室加盖并用螺栓拧紧，通过压力室侧面螺杆装置22调整钢板位置使钢板与试样接触，通过测量侧向压力计的读数判断钢板与试样是否接触；(6)使用上部液压缸1或底部升降机16对试样19进行加荷，并通过数据采集系统个位置的传感器对试验数据进行采集。

Claims (4)

1.水泥土平面应变试验仪，包括上盖(5)及下盖(5a)，上盖(5)及下盖(5a)之间连有外壳(6)以构成压力室，上盖(5)上设有一滑动配合的顶杆(4)，顶杆(4)上端与液压缸(1)的活塞杆相连、下端与设置在压力室内的上加荷板(7)相连，下盖(5a)上设有下加荷板(7a)，上、下加荷板(7、7a)之间设有试样侧压板(10)及其试样(19)，其特征是：

a、在压力室中设置一个反力框架(23)；

b、反力框架的一侧设有调节螺杆(22)，其一端穿过外壳(6)、另一端与试样侧压板(10)接触配合；

c、上加荷板(7)中设有上排水管(8)通往压力室外，压力室外设有流量计(11)与上排水管(8)连接，下加荷板(7a)中设有下排水管(18)通往压力室外，压力室外设有流量计(26)与下排水管(18)连接，

d、在液压缸(1)活塞杆与上盖(5)之间设有传感器(2)，液压缸(1)活塞杆与顶杆(4)之间设有传感器(3)，在反力框架的一侧设有传感器(14)与试样侧压板(10)接触配合；

e、下盖(5a)的底部连有升降机(16)。

2.根据权利要求1所述的水泥土平面应变试验仪，其特征是：反力框架底部设有辊轮(17)。

3.根据权利要求1所述的水泥土平面应变试验仪，其特征是：上排水管(8)及下排水管(18)中分别设有传感器(13、21)。

4.根据权利要求1所述的水泥土平面应变试验仪，其特征是：设置一氮气加压管(15)与压力室连通，向压力室内施加最大为3.5Mpa的围压。

Images