CN102980990B - 三轴试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三轴试验装置，包括放置试样的底座以及放置在所述底座上的透水石，三轴试验装置还包括在所述试样与所述透水石之间依次设置的弹性膜和反摩擦板，所述弹性膜与所述反摩擦板之间涂抹润滑油，所述弹性膜与所述反摩擦板组成反摩擦装置，所述反摩擦装置具有渗水结构。本发明提供的三轴试验装置，设置在三轴试样两端的弹性膜能够相对反摩擦板滑动，从而减小或抵消了三轴试样两端受到的侧向约束摩擦力，使三轴试样在轴向受力时两端产生侧向滑动，最终使三轴试样在整个高度范围内的直径变化更加均匀，应力计算更为准确。

Description

三轴试验装置
技术领域
本发明涉及工程材料试验仪器领域，尤其涉及三轴试验装置。
背景技术
室内试验可以获取土样的各种物理、力学参数，为工程设计或数值模拟提供依据。
室内试验涉及的三轴试验应用范围较广，可用以测定土的强度参数、应力变形参数、消散系数、静止侧压力系数及渗透系数等。三轴试验适用于各种土类，如原状土、重塑土的黏性土及砂砾等；然而三轴试验的缺点是透水石与试样直接接触，由于透水石的摩擦力较大，如果试样的上下两端不采取减少摩擦的措施，透水石将限制试样上下两端的侧向移动，使得轴向变形较大时试样呈现两头直径小，中间直径变大的情况，导致试样直径不均匀，从而影响应力、应变、体积变化与孔隙压力的关系，最终直接影响试验的准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了三轴试验装置，以解决试样由于受到透水石的作用发生轴向变形的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种三轴试验装置，包括放置试样的底座以及放置在所述底座上的透水石，三轴试验装置还包括在所述试样与所述透水石之间依次设置的弹性膜和反摩擦板，所述弹性膜与所述反摩擦板之间涂抹润滑油，所述弹性膜与所述反摩擦板组成反摩擦装置，所述反摩擦装置具有渗水结构。
进一步的，在所述试样与所述弹性膜之间设置有滤纸。
进一步的，所述反摩擦板的直径大于所述透水石的直径。
进一步的，所述反摩擦板分布有辐射状的小孔。
进一步的，所述弹性膜为多个扇形片，每个所述扇形片覆盖在所述反摩擦板的非孔区域。
本发明提供的三轴试验装置，设置在三轴试样两端的弹性膜能够相对反摩擦板滑动，从而减小或抵消了三轴试样两端受到的侧向约束摩擦力，使三轴试样在轴向受力时两端产生侧向滑动，最终使三轴试样在整个高度范围内的直径变化更加均匀，应力计算更为准确。
附图说明
图1为本发明实施例提供的三轴试验装置的分解结构示意图；
图2为本发明实施例提供的反摩擦板和弹性膜的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的安装试样的套筒结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种三轴试验装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，本发明提供的三轴试验装置，设置在三轴试样两端的弹性膜能够相对反摩擦板滑动，从而减小或抵消了三轴试样两端受到的侧向约束摩擦力，使三轴试样在轴向受力时两端产生侧向滑动，最终使三轴试样在整个高度范围内的直径变化更加均匀，应力计算更为准确。
图1为本发明实施例提供的三轴试验装置的分解结构示意图。参照图1，一种三轴试验装置，包括放置试样11的底座12以及放置在所述底座12上的透水石13，三轴试验装置还包括在所述试样11与所述透水石13之间依次设置的弹性膜14和反摩擦板15，所述弹性膜14与所述反摩擦板15之间涂抹润滑油，所述弹性膜14与所述反摩擦板15组成反摩擦装置，所述反摩擦装置具有渗水结构。
优选地，在所述试样11与所述弹性膜14之间设置有滤纸16。
图2为本发明实施例提供的反摩擦板和弹性膜的俯视结构示意图。参照图2，所述反摩擦板15分布有辐射状的小孔，所述弹性膜14为多个扇形片，每个所述扇形片覆盖在所述反摩擦板15的非孔区域，弹性膜14与反摩擦板15组成的反摩擦装置具有排水功能，能使土样里的水及时排出，即土样里的水通过相邻扇形片之间的空隙以及反摩擦板15上分布的小孔排出。反摩擦板15和弹性膜14之间涂有润滑油，润滑油使弹性膜14能够相对反摩擦板15滑动，减小了试样11两端侧向的约束摩擦力，使三轴试样在轴向受力时两端产生侧向滑动，最终使三轴试样在整个高度范围内的直径变化更加均匀，应力计算更为准确。在本实施例中，所述弹性膜14为橡胶模，所述反摩擦板15为铝片。
在本实施例中，所述反摩擦板15的直径大于所述透水石13的直径，所述反摩擦板15的直径比所述透水石13的直径大6~8mm。
在本实施例中，所述试样11的圆柱形底面的直径与高度值的比值为1:1，与常规试样尺寸的比值1:2相比，节约了试验材料，降低了试验成本，对于较难获得土样显得尤为重要；此外，试样高度的降低，大大缩短了试样的固结时间，降低了时间成本，极大提高了试验效率。
图3为本发明实施例提供的安装试样的套筒结构示意图。参见图3，并结合图1，本发明实施例提供的三轴试验装置的安装步骤如下：步骤1、在三轴试验装置的底座12上依次安装透水石13、反摩擦板15、橡胶模14以及滤纸16，在反摩擦板15和橡胶模14之间涂抹润滑油；步骤2、安装试样11，试样呈圆柱形，并且圆柱形的直径和高度均为39.1mm；步骤3、将装有橡皮膜的套筒31套在试样11上，套筒31的侧壁具有抽气孔32，所述抽气孔32能够使橡皮膜紧贴套筒31的筒壁，套筒31为相互连通的两端直径大中间直径小的圆柱形状，在中间直径小的圆柱内放置土样，在两端直径大的圆柱体内放置反摩擦装置以及透水石13等；步骤4，在试样11上依次向上安装滤纸16、橡胶模14、反摩擦板15以及透水石13，此时，试样11刚好加载上下两层反摩擦装置之间；步骤5，橡皮膜脱离套筒31，安装加载头17，使用橡皮圈将橡皮膜固定在加载头17以及底座12上。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种三轴试验装置，包括放置试样的底座以及放置在所述底座上的透水石，其特征在于，还包括在所述试样与所述透水石之间依次设置的弹性膜和反摩擦板，所述弹性膜与所述反摩擦板之间涂抹润滑油，所述弹性膜与所述反摩擦板组成反摩擦装置，所述反摩擦装置具有渗水结构；所述反摩擦板的直径大于所述透水石的直径。
2.根据权利要求1所述的三轴试验装置，其特征在于，在所述试样与所述弹性膜之间设置有滤纸。
3.根据权利要求1至2任一项所述的三轴试验装置，其特征在于，所述反摩擦板分布有辐射状的小孔。
4.根据权利要求3所述的三轴试验装置，其特征在于，所述弹性膜为多个扇形片，每个所述扇形片覆盖在所述反摩擦板的非孔区域。
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