CN106556560A - 真三轴加载装置及试验装置 - Google Patents

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CN106556560A CN201710029774.0A CN201710029774A CN106556560A CN 106556560 A CN106556560 A CN 106556560A CN 201710029774 A CN201710029774 A CN 201710029774A CN 106556560 A CN106556560 A CN 106556560A
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胡大伟
魏天宇
周辉
张传庆
朱勇
杨凡杰
卢景景
胡明明
王冲
张帆
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    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
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Abstract

本发明涉及试验设备技术领域，具体涉及一种真三轴加载装置及试验装置。真三轴加载装置包括渗流装置和腔体。渗流装置包括施力压头、施力底座、渗透压计量泵和阀控装置。腔体包括橡胶套和垫块，垫块为两个，两个垫块相对设置，橡胶套设置于两个垫块之间并与两个垫块分别接触，橡胶套一端套设于施力压头、另一端套设于施力底座以形成容纳空间，施力压头和施力底座分别设置有与容纳空间连通的通孔，渗透压计量泵通过管道分别与设置于施力压头的通孔连通和设置于施力底座的通孔连通，阀控装置设置于管道。通过上述设置，有效保障该真三轴加载装置及试验装置的密闭性。

Description

真三轴加载装置及试验装置
技术领域
本发明涉及试验设备技术领域，具体而言，涉及一种真三轴加载装置及试验装置。
背景技术
真三轴加载装置通常应用于岩土的受力分析试验中。随着工程技术的不断发展，水利水电、地热开发及石油天然气开采等传统岩土工程的复杂程度逐年提高，与此同时，国家也推出一些更具国家战略意义、更有挑战性的特殊工程(如放射性核废料地质封存、二氧化碳地质封存等)。真三轴加载装置的密闭性是影响这些重大岩土工程的设计、建设以及环境评价的安全性和可靠性的重要因素。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种真三轴加载装置，通过设置施力压头、施力底座、橡胶套和垫块，能够有效保障真三轴加载装置的密闭性。
有鉴于此，本发明的另一目的在于提供一种真三轴试验装置，通过设置施力压头、施力底座、橡胶套和垫块，能够有效保障真三轴试验装置的密闭性。
为实现上述目的，本发明是这样实现的：
一种真三轴加载装置，包括渗流装置和腔体。
所述渗流装置包括施力压头、施力底座、渗透压计量泵和阀控装置，所述腔体包括橡胶套和垫块。
所述垫块为两个，两个所述垫块相对设置，橡胶套设置于两个垫块之间并与两个所述垫块分别接触，所述橡胶套一端套设于所述施力压头、另一端套设于所述施力底座以形成容纳空间，所述施力压头和施力底座分别设置有与所述容纳空间连通的通孔，所述渗透压计量泵通过管道分别与设置于所述施力压头的通孔连通和设置于所述施力底座的通孔连通，所述阀控装置设置于所述管道。
可选的，在上述真三轴加载装置中，所述渗流装置还包括第一紧固件和第二紧固件，所述第一紧固件设置于所述橡胶套与所述施力压头的连接处，所述第二紧固件设置于所述橡胶套与所述施力底座与所述橡胶套的连接处。
可选的，在上述真三轴加载装置中，每个所述垫块包括外垫块和内垫块，所述外垫块与所述内垫块贴合，所述橡胶套与两个所述内垫块分别贴合，所述橡胶套一端套设于所述施力压头、另一端套设于所述施力底座以形成容纳空间。
可选的，在上述真三轴加载装置中，所述腔体还包括第一支撑部件和第二支撑部件，所述第一支撑部件设置于所述内垫块与所述第二紧固件之间，所述第二支撑部件设置于所述施力底座与所述外垫块之间。
可选的，在上述真三轴加载装置中，所述内垫块与所述外垫块可拆卸连接，所述第一紧固件与所述施力压头可拆卸连接，所述第二紧固件与所述施力底座可拆卸连接。
可选的，在上述真三轴加载装置中，所述内垫块和外垫块为扁块状铸件，所述外垫块与所述内垫块的形状大小相同。
可选的，在上述真三轴加载装置中，所述渗流装置还包括第一透水垫片和第二透水垫片，所述第一透水垫片设置于所述施力压头的通孔处并靠近所述容纳空间一侧，所述第二透水垫片设置于所述施力底座的通孔处并靠近所述容纳空间一侧。
可选的，在上述真三轴加载装置中，所述渗流装置还包括第一压力容器和第二压力容器。
所述第一压力容器设置于连通所述渗透压计量泵与所述施力压头的通孔的管道上，该管道设置的所述阀控装置为两个，两个所述阀控装置分别设置于所述第一压力容器与所述施力压头之间和所述第一压力容器与所述渗透压计量泵之间。
所述第二压力容器设置于连通所述渗透压计量泵与所述施力底座的通孔的管道上，该管道设置的所述阀控装置为两个，两个所述阀控装置分别设置于所述第二压力容器与所述施力底座之间和所述第二压力容器与所述渗透压计量泵之间。
可选的，在上述真三轴加载装置中，所述施力底座为多层台阶式底座。
本发明还提供一种真三轴试验装置，包括真三轴施力装置、数控系统和上述的真三轴加载装置，所述真三轴加载装置设置于所述真三轴施力装置内，所述数控系统与所述真三轴加载装置和真三轴施力装置分别连接。
本发明提供一种真三轴加载装置及试验装置。真三轴试验装置包括真三轴加载装置，真三轴加载装置通过设置施力压头、施力底座、橡胶套和垫块等，有效保障该真三轴加载装置及试验装置的密闭性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种真三轴加载装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种真三轴加载装置的另一结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种真三轴加载装置的另一结构示意图。
图4为本发明实施例提供的一种真三轴试验装置的结构框图。
图标：1-真三轴试验装置；10-真三轴加载装置；20-数控系统；30-真三轴施力装置；100-渗流装置；110-施力压头；120-施力底座；130-通孔；140-渗透压计量泵；150-阀控装置；160-第一紧固件；170-第二紧固件；180-第一压力容器；190-第二压力容器；200-腔体；220-橡胶套；240-垫块；242-外垫块；244-内垫块；246-第一支撑部件；248-第二支撑部件；300-管道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请结合图1和图2，是本发明提供的真三轴加载装置10结构示意图，所述真三轴加载装置10包括：渗流装置100和腔体200。
所述渗流装置100包括施力压头110、施力底座120、渗透压计量泵140和阀控装置150，所述渗流装置100包括橡胶套220和垫块240。
所述垫块240为两个，两个所述垫块240相对设置，所述橡胶套220一端套设于所述施力压头110，另一端套设于所述施力底座120以形成容纳空间。所述施力压头110和施力底座120分别设置有与所述容纳空间连通的通孔130，所述渗透压计量泵140分别通过管道300与设置于所述施力压头110的通孔130连通和设置于所述施力底座120的通孔130连通，所述阀控装置150设置于所述管道300。
具体的，所述容纳空间用于存放待检测物品，通过将所述橡胶套220设置于所述筒状结构中且所述橡胶套220一端套设于所述施力压头110、另一端套设于所述施力底座120使形成的容纳空间为密闭容纳空间，进而有效避免在对待检测物品进行渗透压检测时产生的误差。所述渗透压计量泵140用于通过管道300向所述容纳空间中加入渗流液体以对待检测物品进行渗流参数检测。
其中，所述施力压头110的形状可以是圆柱状、正方体或台阶状结构等，在此不做具体限定，只要能使所述橡胶套220一端套设于所述施力压头110且具有良好的密封效果即可。所述施力底座120的形状可以是圆柱体、正方体、棱台状或台阶状结构等，在此不做具体限定，只要能使所述橡胶套220的另一端套设于所述施力底座120且具有良好的密封效果即可。只要能使所述施力压头110与所述垫块240相互匹配，所述施力底座120与所述垫块240相互匹配即可。
在本实施例中，可选的，所述施力压头110的结构为正方体。所述施力底座120为多层台阶式底座，具体的，所述多层台阶式底座为三层台阶式底座。所述橡胶套220一端穿过所述垫块240套设于所述施力压头110，另一端套设于所述多层台阶式底座的顶层，所述施力压头110的截面面积与所述多层台阶式底座顶层的截面形状大小相同。
由所述施力压头110、施力底座120、橡胶套220构成的所述容纳空间的大小不做具体限定，根据实际情况进行选取即可。为使所述容纳空间的密闭效果更佳。在本实施例中，可选的，所述垫块240的一端与所述施力压头110连接，另一端与所述施力底座120连接。
为避免所述橡胶套220在进行试验过程中易造成损坏或被腐蚀从而影响所述容纳空间的密封效果，进而影响测量结果，在本实施例中，所述橡胶套220由具有良好的延展性、耐腐蚀性的橡胶材料制成。
所述垫块240的结构可以是长方体、正方体或其他任意结构，在此不做具体限定。为使所述垫块240与所述施力压头110和施力底座120相匹配，且使所述垫块240与所述橡胶套220贴合，并对所述橡胶套220起到支撑作用。在本实施例中，可选的，所述垫块240为长方体扁铸块。
请结合图3，在本实施例中，可选的，所述垫块240包括外垫块242和内垫块244，所述外垫块242与所述内垫块244贴合，所述内垫块244和外垫块242的形状大小在此不做具体限定，所述内垫块244与所述外垫块242的形状大小可以是相同的也可以是不同的，只要能使所述橡胶套220与两个所述内垫块244分别贴合即可，在此不做具体限定。
在本实施例中，可选的，所述内垫块244长方体扁块铸件，所述外垫块242为长方体扁铸块，所述外垫块242与所述内垫块244贴合。所述内垫块244与所述外垫块242的形状大小相同。需要说明的是，所述内垫块244与所述外垫块242可拆卸连接，所述橡胶套220与所述内垫块244可拆卸地连接。
为使所述容纳空间始终保持良好的密闭效果，避免在对待检测物质进行渗流检测时，所述施力压头110和施力底座120在受力情况下与所述橡胶套220分离，从而影响检测结果。在本实施例中，可选的，所述渗流装置100还包括第一紧固件160和第二紧固件170，所述第一紧固件160设置于所述橡胶套220与所述施力压头110的连接处，所述第二紧固件170设置于所述橡胶套220与所述施力底座120与所述橡胶套220的连接处。
所述第一紧固件160与所述施力压头110相匹配，所述第二紧固件170与构成所述施力底座120的三层台阶式结构的顶层相匹配。所述第一紧固件160和第二紧固件170的形状大小可以是相同的，也可以是不同的。在本实施例中，可选的，所述第一紧固件160和第二紧固件170的形状大小相同且由四个可拆卸连接的紧固条构成，四个所述紧固条通过销钉依次首尾连接可实现收缩的效果，以使所述紧固件的大小可调，从而有效保障所述容纳空间的密闭效果，同时实现所述第一紧固件160与所述施力压头110可拆卸连接。所述第二紧固件170与所述施力底座120可拆卸连接。
为避免所述内垫块244与所述施力底座120安装时及在对待检测物品进行检测的过程中，所述橡胶套220因受力磨损，从而影响所述橡胶套220与施力底座120及施力压头110构成的容纳空间的密闭性，在本实施例中，可选的，所述内垫块244与所述第二紧固件170之间设置有第一支撑部件246，所述第一支撑部件246由柔性材料制成，所述柔性材料可以是橡胶材料或硅胶材料等在此不做具体限定。所述第一支撑部件246可以包括多个支撑柱，也可以是垫片，在此不做具体限定，只要能对所述内垫块244起到支撑作用即可。
为避免所述外垫块242与所述内垫块244在安装过程中分离及由于橡胶套220套设于所述施力底座120时所述外垫块242和内垫块244在安装于所述施力底座120，造成对橡胶套220的挤压甚至造成橡胶套220损坏的情况。在本实施例中，可选的，所述外垫块242与所述施力底座120之间设置有第二支撑部件248，所述第二支撑部件248由刚性材料制成，所述刚性材料可以是金属材料也可以是合金材料，所述第二支撑部件248可以包括多个支撑柱，还可以是支撑块，在此不做具体限定，只要对所述外垫块242起到支撑作用即可。
所述渗透压计量泵140用于通过管道300及设置于所述施力压头110和施力底座120的通孔130向所述容纳空间中加入渗流液。所述渗透压计量泵140与管道300的连接处及管道300与所述施力压头110和施力底座120的连接处密封效果良好。
为避免所述真三轴加载装置10在进行试验时，与所述施力压头110连通的管道300受力与所述施力压头110分离。在本实施例中，所述施力底座120上还设置有通孔130，所述施力压头110和渗透压计量泵140之间连通的管道300穿过该通孔130，以有效避免该管道300与施力压头110分离影响参数测量结果。
在本实施例中，可选的，所述渗流装置100还包括第一透水垫片和第二透水垫片，所述第一透水垫片设置于所述施力压头110的通孔130处并靠近所述容纳空间一侧，所述第二透水垫片设置于所述施力底座120的通孔130处并靠近所述容纳空间一侧。通过设置所述第一透水垫片和第二透水垫片，有效避免容纳空间中的待检测物品进入管道300从而堵塞管道300，影响渗流试验的参数测量结果。
可选的，所述渗流装置100还包括检测所述容纳空间受到的压力大小的第一压力容器180和第二压力容器190。
所述第一压力容器180设置于连通所述渗透压计量泵140与所述施力压头110的通孔130的管道300上，该管道300设置的所述阀控装置150为两个，两个所述阀控装置150分别设置于所述第一压力容器180与所述施力压头110之间和所述第一压力容器180与所述渗透压计量泵140之间。
所述第二压力容器190设置于连通所述渗透压计量泵140与所述施力底座120的通孔130的管道300上，该管道300设置的所述阀控装置150为两个，两个所述阀控装置150分别设置于所述第二压力容器190与所述施力底座120之间和所述第二压力容器190与所述渗透压计量泵140之间。
在进行压力检测时，打开所述管道300上的所有阀控装置150，当所述第一压力容器180和第二压力容器190检测到的压力值到达预设值时，关闭所述第一压力容器180与所述渗透压计量泵140之间的阀控装置150，记录不同时刻的第一压力容器180检测到的第一压力和第二压力容器190检测到的第二压力，即根据不同时刻的第一压力和第二压力及计算公式，即可获得待检测物品渗流试验的参数测量结果。
如图4所示，在上述基础上，本发明还提供一种真三轴试验装置1，所述真三轴试验装置1包括：真三轴施力装置30、数控系统20和上述的真三轴加载装置10，所述真三轴加载装置10设置于所述真三轴施力装置30内，所述数控系统20与所述真三轴加载装置10和真三轴施力装置30分别连接。由于所述真三轴试验装置1包括所述真三轴加载装置10，因此所述真三轴试验装置1具有上述真三轴加载装置10的所有特征，在此不做具体赘述。
综上，本发明提供了一种真三轴加载装置10及试验装置，真三轴加载装置10通过设置施力压头110、施力底座120、橡胶套220和垫块240构成的容纳空间具有良好的密闭效果，通过设置第一紧固件160、第二紧固件170、计量泵和阀控装置150使得所述真三轴加载装置10在对待检测物品进行渗透率检测时，有效避免橡胶套220与所述施力压头110或施力底座120分离影响容纳空间的密闭效果从而影响待检测物品的参数测量结果。通过设置第一支撑部件246和第二部件有效避免橡胶套220在试验过程中在外力下造成损坏从而影响待检测物品的参数测量结果。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种真三轴加载装置，其特征在于，包括渗流装置和腔体；
所述渗流装置包括施力压头、施力底座、渗透压计量泵和阀控装置；
所述腔体包括橡胶套和垫块；
所述垫块为两个，两个所述垫块相对设置，橡胶套设置于两个垫块之间并与两个所述垫块分别接触，所述橡胶套一端套设于所述施力压头、另一端套设于所述施力底座以形成容纳空间，所述施力压头和施力底座分别设置有与所述容纳空间连通的通孔，所述渗透压计量泵通过管道分别与设置于所述施力压头的通孔连通和设置于所述施力底座的通孔连通，所述阀控装置设置于所述管道。
2.根据权利要求1所述的真三轴加载装置，其特征在于，所述渗流装置还包括第一紧固件和第二紧固件，所述第一紧固件设置于所述橡胶套与所述施力压头的连接处，所述第二紧固件设置于所述橡胶套与所述施力底座与所述橡胶套的连接处。
3.根据权利要求2所述的真三轴加载装置，其特征在于，每个所述垫块包括外垫块和内垫块，所述外垫块与所述内垫块贴合，所述橡胶套与两个所述内垫块分别贴合，所述橡胶套一端套设于所述施力压头、另一端套设于所述施力底座以形成容纳空间。
4.根据权利要求3所述的真三轴加载装置，其特征在于，所述腔体还包括第一支撑部件和第二支撑部件，所述第一支撑部件设置于所述内垫块与所述第二紧固件之间，所述第二支撑部件设置于所述施力底座与所述外垫块之间。
5.根据权利要求3所述的真三轴加载装置，其特征在于，所述内垫块与所述外垫块可拆卸连接，所述第一紧固件与所述施力压头可拆卸连接，所述第二紧固件与所述施力底座可拆卸连接。
6.根据权利要求3所述的真三轴加载装置，其特征在于，所述内垫块和外垫块为扁块状铸件，所述外垫块与所述内垫块的形状大小相同。
7.根据权利要求1所述的真三轴加载装置，其特征在于，所述渗流装置还包括第一透水垫片和第二透水垫片，所述第一透水垫片设置于所述施力压头的通孔处并靠近所述容纳空间一侧，所述第二透水垫片设置于所述施力底座的通孔处并靠近所述容纳空间一侧。
8.根据权利要求1所述的真三轴加载装置，其特征在于，所述渗流装置还包括第一压力容器和第二压力容器；
所述第一压力容器设置于连通所述渗透压计量泵与所述施力压头的通孔的管道上，该管道设置的所述阀控装置为两个，两个所述阀控装置分别设置于所述第一压力容器与所述施力压头之间和所述第一压力容器与所述渗透压计量泵之间；
所述第二压力容器设置于连通所述渗透压计量泵与所述施力底座的通孔的管道上，该管道设置的所述阀控装置为两个，两个所述阀控装置分别设置于所述第二压力容器与所述施力底座之间和所述第二压力容器与所述渗透压计量泵之间。
9.根据权利要求1所述的真三轴加载装置，其特征在于，所述施力底座为多层台阶式底座。
10.一种真三轴试验装置，其特征在于，包括真三轴施力装置、数控系统和权利要求1-9任意一条所述的真三轴加载装置，所述真三轴加载装置设置于所述真三轴施力装置内，所述数控系统与所述真三轴加载装置和真三轴施力装置分别连接。
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