CN102288486A

CN102288486A - 一种真三轴压力室

Info

Publication number: CN102288486A
Application number: CN2011101272781A
Authority: CN
Inventors: 石露; 李小春; 白冰; 冯夏庭
Original assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Current assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: CN102288486B

Abstract

本发明提供了一种真三轴压力室，包括压力室底座、引线件、底座固定件、自平衡压力筒、压力室上端盖、压力室上端盖固定件、高压阀、定位件、固定件、承压件、变形测量件，所述的自平衡压力筒壁上安置有两对正交水平的自平衡活塞，所述的压力室底座上自平衡压力筒的轴心位置设置有定位件。本发明的有益效果是：1、结构简单，使用方便；2、可准确高效的对试样进行预加载定位且不会产生偏心；3、拆卸检查方便，内部线路布局合理；4、进行双轴试验时，可以对试验过程进行观察和高速摄像。

Description

一种真三轴压力室

技术领域

本发明涉及试验装置领域，更具体是涉及一种真三轴压力室，用于获得试样在真三轴应力状态下的变形与破坏特性。

背景技术

真三轴压力室通常用于岩石的受力分析试验。岩石真三轴试验系统（True tri-axial testing system: TTS）能够模拟三轴应力不等条件下岩石的力学特性。相对于常规三轴试验，真三轴能够再现自然环境中岩石所处的应力环境，因此，则更能解释自然应力状态下岩石变形与破坏的力学形为与机理。

由于目前真三轴压力室位于垂直方向设置有一对活塞，当试样安放好后，压力室加盖时通常会造成试样的移动而产生偏心，导致试样安装非常不便，成功率不高，严重影响试验的效率。此外，目前岩石真三轴试验系统通常采用只需一个千斤顶的滑动式框架，只有在预加载后每个框架才能正常的提供一对相等的作用力与反作用力，而由于缺少试样初始固定装置，预加载阶段只能手动调节框架位置，精度与效率均非常低。此外，在进行无油压的双轴试验时，由于真三轴压力室的上盖上安放有滑塞，因此不能对整个加载和破坏过程进行全程观察。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，在于提供了一种真三轴压力室，该装置结构简单，使用方便，可准确高效的对试样进行定位，不会产生试样偏心的问题，且在无油压的双轴试验时可观察试样的整个试验过程。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种真三轴压力室，包括压力室底座、引线件、底座固定件、自平衡压力筒、压力室上端盖、压力室上端盖固定件、高压阀、定位件、固定件、承压件、变形测量件，自平衡压力筒的下筒口通过压力室底座密封并通过底座固定件固定在压力室底座上，上筒口由压力室上端盖密封并由压力室上端盖固定件固定，高压阀设置在压力室上端盖上，引线件设置在压力室底座上，定位件设置在自平衡压力筒密闭空间内的压力室底座上，固定件固定在定位件端部，承压件与试样置于固定件之上，变形测量件设置在承压件上，所述的自平衡压力筒外壁正交设置有可伸入到自平衡压力筒内部密封空间且与承压件接触的自平衡活塞，所述的压力室底座上处于自平衡压力筒轴心位置设置有定位件。

如上所述的真三轴压力室，其中所述的自平衡活塞包括第一自平衡活塞、第二自平衡活塞、第三自平衡活塞以及第四自平衡活塞依次分别通过第一侧端盖、第二侧端盖、第三侧端盖以及第四侧端盖密封固定在所述自平衡压力筒壁上。

如上所述的固定件，包括设置在定位件一端的定位托板、设置在定位托板中心处用于盛放试验过程中试样破坏后产生碎屑的碎石托盘、设置在定位托板的下部有的加热件，设置在定位托板上部有端定位块、第一侧定位块和第二侧定位块；如上所述的定位件，包括定位活塞、底端盖、导向套，所述定位活塞通过底端盖密封固定于压力室底座上，所述定位活塞受自平衡压力筒底部的导向套的水平约束，增大其抗弯能力。

如上所述的固定件与定位件，在安装试样和施加预荷载阶段，所述的活塞首先升至对中状态（即固定活塞的上最大进程），将试样连同承压件一起置于固定件之上，其平边的三个面分别受端定位块、第一侧定位块和第二侧定位块的约束，在完成预压后，退下固定活塞，使得试样在后续加载过程中可以自由变形。

如上所述的承压件包括首尾搭接的第一承压垫块、第二承压垫块、第三承压垫块、第四承压垫块以及分别设置在第一承压垫块、第二承压垫块、第三承压垫块、第四承压垫块上的第一角片、第二角片、第三角片以及第四角片，所述的变形测量件设置在上述四个角片上。

如上所述的压力室上端盖固定件，由两片上固定瓦组成，在开合真三轴压力室时，可由一对悬臂水平打开和合上；所述的真三轴压力室上端盖上还设置有吊环螺钉，方便吊起；所述底座固定件则由三片下固定瓦组成，由此降底单片下固定瓦的重量便于维修人员装卸。

如上所述的插口固定环将所有的引线接口固定在真三轴压力室上口壁附近，使于应变传感器等数据线的接驳。

如上所述的真三轴压力室，其上盖可以通电机吊具或工程油缸吊起，方便频繁的试样和变形测量件安装，盖上压力室上盖后也不会对此二者位置造成挪动，保证试样对中的同时安装成功率高。而当进行线路维修时，则可以通过压力室上盖上的吊环螺钉将压力室上盖边连同自平衡压力筒一起吊起。另外，在无需油压加载的双轴试验（即只有两对自平衡活塞传递的荷载加载）时，可以打开压力室上盖进行真三轴压缩试验，使全程观察和高速摄像得以实现。

如上所述的真三轴压力室还包括一端固定在压力室底座上，另一端固定有插口固定环的第一支杆、第二支杆、第三支杆以及第四支杆；所述的插口固定环将所有的引线接口固定在真三轴压力室上口附近，便于应变传感器等数据线的接驳。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、结构简单，使用方便；2、可准确高效的对试样进行预加载定位且不会产生偏心；3、拆卸检查方便，内部线路布局合理；4、进行双轴试验时，可以对试验过程进行观察和高速摄像。

附图说明

图1为一种真三轴压力室正视示意图；

图2为一种真三轴压力室俯视示意图。

图中：1、压力室上端盖；2、吊环螺钉；3、高压阀；4-1、第一上固定瓦；4-2、第二上固定瓦；5、自平衡压力筒；6-1、第一侧端盖；6-2、第二侧端盖；6-3、第三侧端盖；6-4、第四侧端盖；7-1、第一自平衡活塞；7-2、第二自平衡活塞；7-3、第三自平衡活塞；7-4、第四自平衡活塞；8-1、第一下固定瓦；8-2第二下固定瓦；9、引线密封件；10、密封螺栓；11、压力室底座；12、定位活塞；13、底端盖；14、导向套；15、加热件；16、定位托板；17、碎石托盘；18、端定位块；19-1、第一侧定位块；19-2、第二侧定位块；20-1、第一承压垫块；20-2、第二承压垫块；20-3、第三承压垫块；20-4、第四承压垫块；21-1、第一角片；21-2、第二角片；21-3、第三角片；21-4、第四角片；22、试样；23、变形测量件；24-1、第一支杆；24-2、第二支杆；24-3、第三支杆；24-4、第四支杆；25、插口固定环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。

如图1、图2所示，一种真三轴压力室，包括压力室底座11、引线件、底座固定件、自平衡压力筒5、压力室上端盖1、压力室上端盖固定件、高压阀3、定位件、固定件、承压件、变形测量件23，自平衡压力筒5的下筒口通过压力室底座11密封并由底座固定件固定在压力室底座11上，上筒口由压力室上端盖1密封且通过压力室上端盖固定件固定，高压阀3设置在压力室上端盖1上，引线件设置在压力室底座11上，定位件设置在自平衡压力筒5密闭空间内的压力室底座11上，固定件固定在定位件端部，承压件与试样22置于固定件之上，变形测量件23设置在承压件上，所述的一种真三轴压力室还包括第一侧端盖6-1、第二侧端盖6-2、第三侧端盖6-3和第四侧端盖6-4，自平衡压力筒5壁上安置有两对正交水平的自平衡活塞并分别由第一侧端盖6-1、第二侧端盖6-2、第三侧端盖6-3以及第四侧端盖6-4密封固定，压力室底座11上在自平衡压力筒5轴心位置设置有定位件。

所述的固定件包括设置在定位件端部的定位托板16，在定位托板16中心处用于盛放试样22的碎石托盘17，在定位托板16的下部有加热件15、在定位托板16上部的端定位块18、第一侧定位块19-1和第二侧定位块19-2。

所述的承压件包括首尾搭接的第一承压垫块20-1、第二承压垫块20-2、第三承压垫块20-3、第四承压垫块20-4以及分别设置在第一承压垫块20-1、第二承压垫块20-2、第三承压垫块20-3、第四承压垫块20-4上的第一角片21-1、第二角片21-2、第三角片21-3以及第四角片21-4，所述的变形测量件23设置在上述四个角片上。

所述的定位件包括定位活塞12、底端盖13、导向套14，所述的定位活塞12一端与固定件相连，另一端通过底端盖13密封固定于压力室底座11上，并处于真三轴压力室的轴心位置，所述的定位活塞12受固定于自平衡压力筒5底部的导向套14。

所述的压力室上端盖固定件包括第一上固定瓦4-1和第二上固定瓦4-2；所述的底座固定件包括第一下固定瓦8-1、第二下固定瓦8-2和第三下固定瓦。

所述的压力室上端盖1上还设置有吊环螺钉2；所述的引线件包括引线孔以及用于引出管路与线路的引线密封件9和密封螺栓10。

所述的真三轴压力室还包括一端固定在压力室底座11上，另一端固定有插口固定环25的第一支杆24-1、第二支杆24-2、第三支杆24-3以及第四支杆24-4。

本发明第一自平衡活塞7-1、第二自平衡活塞7-2、第三自平衡活塞7-3、第四自平衡活塞7-4水平正交放置从而使得压力室上端盖1无需设置自平衡活塞从而可以非常方便打开。此外，定位件能够大大提高了试样22的安装效率以及实验的准确度。

上述的高压阀3，在打开状态时使真三轴压力室维持大气压力，使得真三轴压力室充油和回油能使顺利进行，同时也作为充油时满油的回路并指示油已充满。

上述的引线密封件9和密封螺栓10，其作用是将包括油路、电路和水路（用于渗透测量）的线路由真三轴压力室向外引出，且同时保持压力室的密封性。

上述定位件，其包括定位活塞12、底端盖13、导向套14。定位活塞12首先升至对中状态（即定位活塞12的最大上进程），将试样22连同4个承压垫块一起置于其中，首先由端定位块18的对面的第三自平衡活塞7-3受外部加载推动承压件，由于承压件受固定件的固定，从而推动整个真三轴压力室相对于外部加载相对动过，待稳定后产生反作用力作用在第一自平衡活塞7-1上，实现预加载。同理，可施加另一对自平衡活塞的力，由此确保试样22完全对中。在完成预加载阶段后，降下定位活塞12，使得试样22和后续加载过程中可以自由变形。

上述的第一上固定瓦4-1和第二固定瓦4-2，在开合真三轴压力室时，可由一对悬臂水平打开和合上；下固定瓦包括第一下固定瓦8-1、第二下固定瓦8-2、第三下固定瓦，这样则降低单片下固定瓦的重量从而便于维修人员装卸。

上述的插口固定环25将所有的引线接口固定在真三轴压力室上口壁附近，方便传感器数据线等的接驳。

上述的真三轴压力室，其压力室上端盖1可以通电机吊具或工程油缸吊起，方便频繁的试样22和变形测量件23安装，盖上压力室上端盖1后也不会对此二者位置造成挪动，保证试样22对中同时安装成功率高。而当进行线路维修时，则可以通过压力室上端盖1上的吊环螺钉2将压力室上端盖1和自平衡压力筒5一起吊起。另外，在无需围压加载的双轴试验时，可以打开压力室上端盖1进行加载，使观察和高速摄像得以顺利的进行。此外，自平衡压力筒5上下即压力室下盖1和底座11拆卸方便，且将试样22和传感器的安装与引线的检查维修的分开，使得真三轴压力室的内空整洁以及线路布局合理。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了压力室上端盖1、吊环螺钉2、高压阀3、第一上固定瓦4-1、第二上固定瓦4-2、自平衡压力筒5、第一侧端盖6-1、第二侧端盖6-2、第三侧端盖6-3、第四侧端盖6-4、第一自平衡活塞7-1、第二自平衡活塞7-2、第三自平衡活塞7-3、第四自平衡活塞7-4、第一下固定瓦8-1、第二下固定瓦8-2、引线密封件9、密封螺栓10、压力室底座11、定位活塞12、底端盖13、导向套14、加热件15、定位托板16、碎石托盘17、端定位块18、第一侧定位块19-1、第二侧定位块19-2、第一承压垫块20-1、第二承压垫块20-2、第三承压垫块20-3、第四承压垫块20-4、第一角片21-1、第二角片21-2、第三角片21-3、第四角片21-4、试样22、变形测量件23、第一支杆24-1、第二支杆24-2、第三支杆24-3、第四支杆24-4、插口固定环25等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1.一种真三轴压力室，包括压力室底座（11）、引线件、底座固定件、自平衡压力筒（5）、压力室上端盖（1）、压力室上端盖固定件、高压阀（3）、定位件、固定件、承压件、变形测量件（23），自平衡压力筒（5）的下筒口通过压力室底座（11）密封并由底座固定件固定在压力室底座（11）上，上筒口由压力室上端盖（1）密封且通过压力室上端盖固定件固定，高压阀（3）设置在压力室上端盖（1）上，引线件设置在压力室底座（11）上，定位件设置在自平衡压力筒（5）密闭空间内的压力室底座（11）上，固定件固定在定位件端部，承压件与试样（22）置于固定件之上，变形测量件（23）设置在承压件上，其特征在于：所述的一种真三轴压力室还包括第一侧端盖（6-1）、第二侧端盖（6-2）、第三侧端盖（6-3）和第四侧端盖（6-4），自平衡压力筒（5）壁上安置有两对正交水平的自平衡活塞并分别由第一侧端盖（6-1）、第二侧端盖（6-2）、第三侧端盖（6-3）以及第四侧端盖（6-4）密封固定，压力室底座（11）上在自平衡压力筒（5）轴心位置设置有定位件。

2.根据权利要求1所述的一种真三轴压力室，其特征在于：所述的固定件包括设置在定位件端部的定位托板（16），在定位托板（16）中心处用于盛放试样（22）的碎石托盘（17），在定位托板（16）的下部设置有加热件（15）、在定位托板（16）上部的端定位块（18）、第一侧定位块（19-1）和第二侧定位块（19-2）。

3.根据权利要求1所述的一种真三轴压力室，其特征在于：所述的承压件包括首尾搭接的第一承压垫块（20-1）、第二承压垫块（20-2）、第三承压垫块（20-3）、第四承压垫块（20-4）以及分别设置在第一承压垫块（20-1）、第二承压垫块（20-2）、第三承压垫块（20-3）、第四承压垫块（20-4）上的第一角片（21-1）、第二角片（21-2）、第三角片（21-3）以及第四角片（21-4），所述的变形测量件（23）设置在上述四个角片上。

4.根据权利要求1所述的一种真三轴压力室，其特征在于：所述的定位件包括定位活塞（12）、底端盖（13）、导向套（14），所述的定位活塞（12）一端与固定件相连，另一端通过底端盖（13）密封固定于压力室底座（11）上，并处于真三轴压力室的轴心位置，所述的定位活塞（12）受固定于自平衡压力筒（5）底部的导向套（14）。

5.根据权利要求1所述的一种真三轴压力室，其特征在于：所述的压力室上端盖固定件包括第一上固定瓦（4-1）和第二上固定瓦（4-2）；所述的底座固定件包括第一下固定瓦（8-1）、第二下固定瓦（8-2）和第三下固定瓦。

6.根据权利要求1所述的一种真三轴压力室，其特征在于：所述的压力室上端盖（1）上还设置有吊环螺钉（2）；所述的引线件包括引线孔以及用于引出管路与线路的引线密封件（9）和密封螺栓（10）。

7.根据权利要求1所述的一种真三轴压力室，其特征在于：所述的真三轴压力室还包括一端固定在压力室底座（11）上，另一端固定有插口固定环（25）的第一支杆（24-1）、第二支杆（24-2）、第三支杆（24-3）以及第四支杆（24-4）。