CN106153469A - 隔离式三轴试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔离式三轴试验装置，涉及一种在压力状态下对岩石和混凝土材料进行力学性能试验的装置。本装置的结构主要是：在压力室的上、下部分别连接有上、下透盖构成一个整体空间，沿整体空间的中心线从下到上，依次设置有下压头、试样和上压头，下压头上套有弹性垫，并通过隔离套与压力室的内壁隔离；加压装置对压力室和隔离套形成的空间注入液压油；粘贴在试样侧面的应变片和应变仪连接，测试应变；压力机通过上压头对试样施加实验轴向压力。本发明的压力油处在一个密闭的空间内，不需要反复充油排油，试样也不需要包裹；由于结构简单，体积小、重量轻，操作简单方便，大大提高了工作效率。

Description

隔离式三轴试验装置

技术领域

本发明涉及一种在压力状态下对岩石和混凝土材料进行力学性能试验的装置，尤其涉及一种隔离式三轴试验装置。

背景技术

岩石和混凝土材料在自然界和工程中的真实受力状态以及这种状态下的力学性能是岩土工程设计的重要指标；获得这一指标的主要方法就是在施加一定侧压力的状态下对试样进行抗压强度试验，即专业上所说的三轴抗压强度试验。三轴抗压试验的通常做法是将试样放置在压力室中，对压力室中的液压油加压，对试样形成侧压力，然后施加轴向力对其进行力学性能试验。已知结构的试验装置中，试样放置在充满液压油的压力室内，试样被隔离材料包裹以防液压油渗入而影响试验结果；压力室上部装有透盖，圆柱形的加力活塞穿过透盖孔对试样施加轴向力。这种结构的试验装置有三大不足：一是每次试验都要充油排油，二是需要严密包裹试样而且不一定有效，三是试验装置体积大重量也大。因此，操作繁琐费时、效率低下就是这种结构的固有弱点。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述结构的三轴试验装置的缺点和不足，提供一种隔离式三轴试验装置，既不需要反复充油排油，也不需要包裹试样，同时体积小、重量轻。

本发明的目的是这样实现的：

设计了圆筒型的压力室，内装一种柔软的弹性材料制成的隔离套，隔离套的两端为唇形结构，起到密封圈的作用。当压力室充油时，隔离套将油液密封在隔离套与压力室之间，再通过在油口上设置管接头使之与加压装置连接，防止压力室内的油液流出，保证了压力油处在一个隔离的空间内，使试样始终与压力油分隔。

具体地说，本装置包括压力机、加压装置、液压油、管接头、应变片和应变仪；

设置有上压头、上透盖、压力室、堵头、堵头座、隔离套、试样、下透盖、下压头和弹性垫；

其位置和连接关系是：

在压力室的上下部分别连接有上、下透盖构成一个整体空间，沿整体空间的中心线从下到上，依次设置有下压头、试样和上压头，下压头上套有弹性垫，并通过隔离套与压力室的内壁隔离；

在压力室的侧壁上设置有2个螺纹孔，其中一个螺纹孔上装有1个堵头座和1个堵头；另一个螺纹孔通过管接头和加压装置连接，对压力室和隔离套形成的空间注入液压油；

粘贴在试样侧面的应变片和应变仪连接，测试应变；

压力机通过上压头对试样施加实验轴向压力也即正压力。

使用方法：

具体使用时，先把隔离套装入压力室中，再把上透盖和下透盖装到压力室的两端并拧紧，防止压力升高时挤破隔离套；然后把贴好应变片的试样放在下压头上，连接好导线，一起放入压力室中，再放入上压头；通过管接头向油腔内充油，充满后拧上堵头，此时将导线与应变仪连接，就可以开始试验了。

本发明具有下列优点和积极效果：

压力油处在一个密闭的空间内，不需要反复充油排油，试样也不需要包裹；由于结构简单，体积小、重量轻，操作简单方便，大大提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：

1—上压头；

2—上透盖；

3—压力室；

4—堵头；

5—堵头座；

6—隔离套；

7—试样；

8—下透盖；

9—下压头；

10—弹性垫；

A—压力机，B—加压装置，C—液压油，D—管接头，E—应变片，F—应变仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、总体

如图1，本装置包括压力机A、加压装置B、液压油C、管接头D、应变片E和应变仪F；

设置有上压头1、上透盖2、压力室3、堵头4、堵头座5、隔离套6、试样7、下透盖8、下压头9和弹性垫10；

其位置和连接关系是：

在压力室3的上下部分别连接有上、下透盖2、8构成一个整体空间，沿整体空间的中心线从下到上，依次设置有下压头9、试样7和上压头1，下压头9上套有弹性垫10，并通过隔离套6与压力室3的内壁隔离；

在压力室3的侧壁上设置有2个螺纹孔，其中一个螺纹孔上装有1个堵头座5和1个堵头4；另一个螺纹孔通过管接头D和加压装置B连接，对压力室3和隔离套6形成的空间注入液压油C；

粘贴在试样7侧面的应变片E和应变仪F连接，测试应力；

压力机A通过上压头1对试样7施加实验轴向压力也即正压力。

二、功能部件

1、上压头1

上压头1是一种圆柱体，直径与试样7相同，其两端面磨平。

上压头1的一部分伸入隔离套6中与试样7紧密贴合，当隔离套6中有压力时，它能保证这个压力作为侧压力只施加在试样7的侧面；上压头1的中间一段与上透盖2的导向孔处于间隙配合状态，它既可以相对上透盖2滑动，又没有过大的缝隙，可以保证柔性材料制成的隔离套6不会被压力挤出缝隙而破坏；上压头1的上端伸出上透盖2，伸出的长度大于试样7受力后的变形，也就是保证上压头1始终伸出上透盖2外，用于传递压力机A施加给试样7的轴向压力（正压力）。

2、上透盖2

上透盖2带有与压力室3上部适配的螺纹结构，拧在压力室3上；

上透盖2和下透盖8与压力室3、上压头1、试样7、下压头9一起构成一个封闭的空间，把隔离套6封在这个空间中，从而使液压油C始终处于压力室3和隔离套6之间的密闭空间内，当隔离套6中的液压油C有压力时，能保证液压油C不会泄漏出去；上透盖2上开有导向孔，导向孔与上压头1处于间隙配合状态，保证上压头1沿导向孔滑动，使试样7受到的是理想的轴向力。

3、压力室3

压力室3是一种与隔离套6高度相同的圆筒，在两端设置有与上透盖2和下透盖8的内螺纹适配的外螺纹，在侧壁上设置有2个螺纹孔；

压力室3的内壁与隔离套6两端的唇型结构紧密贴合，从而起到密封的作用；压力室3两端为外螺纹结构，与上透盖2和下透盖8的内螺纹适配，上透盖2和下透盖8拧在压力室3的上、下面；压力室3的侧壁上开有2个螺纹孔，一个螺纹孔上装有堵头座5，用于充油时的排气；另一个螺纹孔用于充油及加压，可以根据需要装不同类型的管接头并通过油管与加压装置相联；压力室3用于容纳隔离套6，在试验过程中承受压力。

4、堵头4

堵头4为螺钉状结构，端部开有凹槽，凹槽内装有O型密封圈；

当需要向隔离套6内充液压油C时，拧下堵头4，套内的空气通过堵头座5排出；充油完成后，拧上堵头4，O型密封圈起到密封作用，保证在压力作用下不会发生液压油泄漏。

5、堵头座5

堵头座5一端是外螺纹结构，拧在压力室3的螺纹孔上；另一端是内螺纹结构，与堵头4的外螺纹适配，使堵头4可以拧在堵头座5上。

堵头座5的作用就是为堵头4提供一个安装空间，它的中心有一个通孔，当没有装堵头4时可以排气，拧上堵头4后该孔就被封住，保证压力室3处在封闭状态。

6、隔离套6

隔离套6是一种两端为唇型结构的圆环密封圈，由橡胶一类的柔软的弹性材料制成；隔离套6的两端类似于液压密封用的唇型密封圈，也可以看作由两个唇型密封圈加上中间的联接部分构成。

这种结构使得进入压力室3与隔离套6之间的液压油C处在封闭状态；当液压油没有压力时，依靠隔离套6唇部的弹性密封，保证液压油不会泄漏；当有压力时，压力将唇部压紧在压力室的内壁上，压力越大则密封效果越好。

由于隔离套6是柔性的，试验时施加的油压力作为侧压力完全传递到由它包裹住的试样7上；而卸掉压力后，隔离套6依靠自身弹性恢复原态，试验后的试样7就可以方便地取出，然后再放入新的试样7；在此过程中，液压油C始终处于封闭状态，免去了不断的充油排油的过程。

7、试样7

试样7是受测试主体，形状为圆柱体。

根据国家标准确定其长径比为2：1，直径在国标的允许范围内，两端磨平，上压头1和下压头9的直径以及隔离套6的内径均与试样7保持一致；试验时试样7侧表面按要求贴好应变片E，导线顺着下压头8的导线孔引出连接在应变仪F上。

8、下透盖8

下透盖8与上透盖2的结构一样。

9、下压头9

下压头9为台阶状圆柱形，上部直径与试样7相同，下部直径稍大，上置弹性垫10，用于支承压力室3，使其不会下滑但有一定的缓冲空间；下压头9的两端磨平，用于承受压力机A施加给试样7的轴向压力；下压头9的一部分伸入隔离套6中与试样7紧密贴合，当隔离套6中有压力时，它能保证这个压力作为侧压力只施加在试样7的侧面；下压头9的中间一段与下透盖8的导向孔处于间隙配合状态，它既可以相对下透盖8滑动，又没有过大的缝隙，可以保证柔性材料制成的隔离套6不会被压力挤出缝隙而破坏；下压头9的侧壁上开有导线孔，该孔斜穿下压头9的压头体直通底部，试样7贴好应变片E后, 应变片E的导线顺该孔引出至应变仪F。

10、弹性垫10

弹性垫10是一个橡胶制成的O型圈，它套在下压头9的台阶面上，支承住压力室3，使压力室3不会下滑，同时又能有一定的缓冲作用。

Claims (3)

1.一种隔离式三轴试验装置，包括压力机（A）、加压装置（B）、液压油（C）、管接头（D）、应变片（E）和应变仪（F）；

设置有上压头（1）、上透盖（2）、压力室（3）、堵头（4）、堵头座（5）、隔离套（6）、试样（7）、下透盖（8）、下压头（9）和弹性垫（10）；

其位置和连接关系是：

在压力室（3）的上下部分别连接有上、下透盖（2、8）构成一个整体空间，沿整体空间的中心线从下到上，依次设置有下压头（9）、试样（7）和上压头（1），下压头（9）上套有弹性垫（10），并通过隔离套（6）与压力室（3）的内壁隔离；

在压力室（3）的侧壁上设置有2个螺纹孔，其中一个螺纹孔上装有1个堵头座（5）和1个堵头（4）；另一个螺纹孔通过管接头（D）和加压装置（B）连接，对压力室（3）和隔离套（6）形成的空间注入液压油（C）及加压；

粘贴在试样（7）侧面的应变片（E）和应变仪（F）连接，测试应变；

压力机（A）通过上压头（1）对试样（7）施加实验轴向压力也即正压力。

2.按权利要求1所述的一种隔离式三轴试验装置，其特征在于：

所述的压力室（3）是一种与隔离套（6）高度相同的圆筒，在两端设置有与上透盖（2）和下透盖（8）的内螺纹适配的外螺纹，在侧壁上设置有2个螺纹孔。

3.按权利要求1所述的一种隔离式三轴试验装置，其特征在于：

所述的隔离套（6）是一种两端为唇型结构的圆环密封圈。