CN106680103B - 一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统及其操作方法 - Google Patents
一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统及其操作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种岩土温度‑渗透‑应力‑化学耦合多功能试验系统及其操作方法，它包括竖向加载装置(1)、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室(4)、体积变化测定装置(5)、温度控制装置(6)和计算机(7)，通过计算机(7)对竖向加载装置(1)、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室(4)、体积变化测定装置(5)和温度控制装置(6)的控制，完成多种土工试验操作。本发明结构设计合理，操作简单，应用范围广，自动化程度高，可实现多种土工试验的全过程自动化控制，稳定性能高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程试验领域，是一种土工试验设备，尤其涉及一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统及其操作方法。
背景技术
在各个学科领域内，环境因素越来越受到重视，对于岩土工程，则主要体现在核废料处理、垃圾填埋和微生物加固等方面，反映的则是温度-渗透-应力-化学耦合作用下对岩土材料的影响，多因素作用下，岩土材料内的结构组成、化学成分将发生相应的变化，使其物理力学性质发生变化，因此，多个因素组合下对岩土工程的研究变得尤为重要。
在现有的化学耦合土工试验中，通常将化学溶液直接放置于压力控制器中，由于化学溶液的腐蚀作用，将引起控制器的腐蚀、损坏，影响试验控制和测量的精度，提高了试验仪器的维护成本；而温度耦合土工试验中，则更多的采用单一水浴或者电阻丝对试验中的温度进行控制，这在一定程度上影响了试验温度控制的精确度，且增加了试验成本。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是克服现有试验仪器的弊端，提供一种结构设计合理，功能全面，控制多元化，可大大降低试验耗材的成本的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统及其操作方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，它包括竖向加载装置、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室、体积变化测定装置、温度控制装置和计算机，通过计算机对竖向加载装置、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室、体积变化测定装置和温度控制装置的控制，完成多种土工试验操作。
作为优选方案，以上所述的一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，化学溶液隔离装置包括第一化学溶液隔离装置和第二化学溶液隔离装置；所述的第一化学溶液隔离装置和第二化学溶液隔离装置均包括底座、安装在底座上的有机玻璃筒，放置在有机玻璃筒顶部的上盖，通过压环固定在有机玻璃筒中部位置的膜片，膜片将有机玻璃筒分割为上部的上部腔体和下部的下部腔体；
所述的上部腔体与球阀相连，球阀通过第一管线与第一电磁阀相连；
第二电磁阀通过第二管线与下部腔体相连通；
所述的上盖、有机玻璃侧壁和底座通过拉杆进行固定连接。
作为优选方案，以上所述的一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，所述的压力控制装置包括反压体积控制器、围压体积控制器、渗透压力体积控制器和气压控制器。
所述的压力室为双腔压力室，包括底座、安装在底座上的压力室内腔和压力室外腔，底座上固定有试样底座，试样底座中心至边缘位置依次安装第一弯曲元、第一圆环形陶土板和第一圆环形透水石,且第一圆环形陶土板和第一圆环形透水石与试样底座之间分别设置有第一环形储水空腔和第二环形储水空腔，第一环形储水空腔与第一通道、第四通道相连，第二环形储水空腔与第二通道相连通，所述的第一通道、第四通道和第二通道的端部分别设置有第一高压球阀、第二高压球阀和第三高压球阀；
所述的压力室的压力室内腔内安装有内置荷重传感器，内置荷重传感器下方安装有反压帽；在内置荷重传感器与密封座之间设置有两个导向环，两个导向环之间安装有O型圈，以保证内置荷重传感器的垂直度和测量精度；反压帽位于试样上方，试样位于试样底座上方；
所述的反压帽从中间至外边缘依次安装有第二弯曲元、第二圆环形陶土板和第二圆环形透水石，第二圆环形陶土板和第二圆环形透水石与反压帽之间分别设置有第三环形储水空腔和第四环形储水空腔，第三环形储水空腔和第四环形储水空腔分别与第七通道和第六通道相连通。
作为优选方案，以上所述的一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，所述的体积变化测定装置包括转换箱、与转换箱相连的顶室和固定在顶室上的数显表；
所述的顶室内部腔体由活塞分割为第一储水腔体和第二储水腔体；
所述的转换箱的面板上安装有控制开关和转向开关，通过控制开关和转向开关不同的转向，可实现管路的不同连接方式。
作为优选方案，以上所述的一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，所述的温度控制装置包括恒温箱、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和水浴循环管；
所述的恒温箱包裹在压力室的外部，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别位于恒温箱、压力室内腔和压力室外腔中；所述的水浴循环管位于压力室外腔中，并紧贴压力室内腔的侧壁。
作为优选方案，以上所述的一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，所述的化学溶液隔离装置、压力室内的内置荷重传感器、体积变化测定装置中的数显表、温度控制装置的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器通过数据线分别与竖向加载装置相连接；
所述的竖向加载装置和压力控制装置通过微控制单元与计算机相连接，实现计算机对试验过程的全自动控制；
所述的压力室安放在竖向加载装置上，通过与压力室相连接的温度控制装置对压力室内部进行温度控制；
所述的第一化学溶液隔离装置两端分别与压力室和反压体积控制器相连接，第二化学溶液隔离装置两端分别与压力室和渗透压力体积控制器相连接；
所述的体积变化测定装置两端分别与压力室内腔和围压体积控制器相连接，并且围压体积控制器另一出水口与压力室外腔相连接。
本发明所述的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统的操作方法，包括以下步骤：
将体积变化测定装置中的控制开关旋转至“体积变化”，然后旋转转向开关至“向上流动”，使围压体积控制器与体积变化测定装置的第二储水腔体相连接，体积变化测定装置的第一储水腔体将与压力室内腔相连通；在试验过程中，试样的体积将发生变化，为维持试验中所需的压力室内腔围压，围压体积控制器向第二储水腔体内注水、加压，第二储水腔体挤压第一储水腔体，活塞上移，第一储水腔体的无气水注入压力室内腔，数显表测得活塞上移量为Δh，顶室内部腔体的截面积为s，则试样体积的总变形量为ΔV＝Δh×S。
所述的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统可兼顾进行饱和土三轴试验和非饱和土三轴试验，其操作为：
当进行饱和土三轴试验时，关闭第一高压球阀、第四高压球阀和第五高压球阀，第一化学溶液隔离器的三通通过试样底座上的第五通道与反压帽的第四环形储水空腔相连通，第二化学溶液隔离器的三通与压力室的底座的第二通道相连通；
当进行非饱和土三轴试验时，关闭第一高压球阀和第二高压球阀，第一化学溶液隔离器的三通通过第五通道和第七通道与反压帽的第三环形通道相连通，气压控制器通过第三通道和第六通道与反压帽的第四环形通道相连通，第二化学溶液隔离器的三通与压力室底座的第四通道相连通。
本发明所述的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统的操作方法，所述的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统可用于以下试验操作：
A、温度-渗透-应力-化学耦合条件下的饱和土三轴试验；
B、温度-渗透-应力-化学耦合条件下的非饱和土三轴试验；
C、一定波速条件下，饱和土温度-渗透-应力-化学耦合三轴试验；
D、一定波速条件下，非饱和土温度-渗透-应力-化学耦合三轴试验。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，结构设计简单，可通过改变管路连接可兼顾饱和土试验和非饱和土试验，且可在此基础上实现多种试验控制。
2、本发明提供的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，采用体积变化测定装置，能够有效、精确地测量试验过程中试样的体积变化。
3、本发明提供的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，采用恒温箱和水浴相结合的温控方式，能够高效、持久、精确地保持试验中所需的温度，而不需要考虑外界环境(环境温度与实际控制温度差距较大时)对试验过程的影响，真正做到精确控制温度；
4、本发明提供的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，采用双腔压力室结构，可对压力室的内腔和外腔同时施加围压，避免了在长期围压作用下压力室侧壁发生变形产生的试验误差。
5、本发明提供的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，采用化学溶液隔离装置，可避免化学溶液对试验控制仪器的腐蚀作用，特别在高温下化学溶液对传感器的腐蚀性，可提高试验控制的精度，满足长周期试验的要求，可降低试验风险和后期仪器维护成本。
6、本发明提供的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，仪器中化学溶液隔离装置采用两个电磁阀进行试验控制，可实现不改变仪器连接的基础上实现常规三轴试验(非化学溶液)控制，即：通过电磁阀开关，使压力控制器通过化学溶液隔离装置的下部腔体与压力室直接相连通的方式进行试验。
附图说明
图1是本发明所述的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统的结构示意图。
图2是本发明所述的化学溶液隔离装置结构剖面图。
图3是本发明所述的体积变化测定装置结构
图4是图3中的A的放大剖面图。
图5是本发明所述的压力室结构
图6是图5中B的放大剖面图。
图7是本发明所述的压力室反压帽剖面图。
图8是本发明所述的压力室底座剖面图。
图9是本发明所述的温度控制装置剖面图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
实施例1
如图1至9所示，一种岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统，它包括竖向加载装置1、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室4、体积变化测定装置5、温度控制装置6和计算机7，通过计算机7对竖向加载装置1、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室4、体积变化测定装置5和温度控制装置6的控制，完成多种土工试验操作。
化学溶液隔离装置包括第一化学溶液隔离装置2-1和第二化学溶液隔离装置2-2；所述的第一化学溶液隔离装置2-1和第二化学溶液隔离装置2-2均包括底座2-8、安装在底座2-8上的有机玻璃筒2-7，放置在有机玻璃筒2-7顶部的上盖2-18，通过压环2-5固定在有机玻璃筒2-7中部位置的膜片2-6，膜片2-6将有机玻璃筒分割为上部的上部腔体2-9和下部的下部腔体2-10；
所述的上部腔体2-9与球阀2-12相连，球阀2-12通过第一管线2-14与第一电磁阀2-16相连；
第二电磁阀2-15通过第二管线(2-13)与下部腔体2-10相连通；
所述的上盖2-18、有机玻璃侧壁2-7和底座2-8通过拉杆2-4进行固定连接。
所述的压力控制装置包括反压体积控制器3-1、围压体积控制器3-2、渗透压力体积控制器3-3和气压控制器3-4。
所述的压力室4为双腔压力室，包括底座4-24、安装在底座4-24上的压力室内腔4-1和压力室外腔4-2，底座4-24上固定有试样底座4-8，试样底座4-8中心至边缘位置依次安装第一弯曲元4-16、第一圆环形陶土板4-17和第一圆环形透水石4-18；且第一圆环形陶土板4-17和第一圆环形透水石4-18与试样底座4-8之间分别设置有第一环形储水空腔4-20和第二环形储水空腔4-19，第一环形储水空腔4-20与第一通道4-25、第四通道4-22相连，第二环形储水空腔4-19与第二通道4-23相连通，所述的第一通道4-25、第四通道4-22和第二通道4-23的端部分别设置有第一高压球阀4-30、第二高压球阀4-29和第三高压球阀4-28；
所述的压力室4的压力室内腔4-1内安装有内置荷重传感器4-3，内置荷重传感器4-3下方安装有反压帽4-7；在内置荷重传感器4-3与密封座4-4之间设置有两个导向环4-5，两个导向环4-5之间安装有O型圈4-6，以保证内置荷重传感器4-3的垂直度和测量精度；反压帽4-7位于试样(4-32)上方，试样(4-32)位于试样底座4-8上方；
所述的反压帽4-7从中间至外边缘依次安装有第二弯曲元4-15、第二圆环形陶土板4-14和第二圆环形透水石4-10，第二圆环形陶土板4-14和第二圆环形透水石4-10与反压帽4-7之间分别设置有第三环形储水空腔4-11和第四环形储水空腔4-13，第三环形储水空腔4-11和第四环形储水空腔4-13分别与第七通道4-12和第六通道4-9相连通。
所述的体积变化测定装置5包括转换箱5-1、与转换箱5-1相连的顶室5-2和固定在顶室5-2上的数显表5-3；
所述的顶室5-2内部腔体由活塞5-7分割为第一储水腔体5-6和第二储水腔体5-8；
所述的转换箱5-1的面板上安装有控制开关5-4和转向开关5-5，通过控制开关5-4和转向开关5-5不同的转向，可实现管路的不同连接方式。
所述的温度控制装置6包括恒温箱6-1、第一温度传感器6-2、第二温度传感器6-3、第三温度传感器6-4和水浴循环管6-5；
所述的恒温箱6-1包裹在压力室4的外部，第一温度传感器6-2、第二温度传感器6-3和第三温度传感器6-4分别位于恒温箱6-1、压力室内腔4-1和压力室外腔4-2中；所述的水浴循环管6-5位于压力室外腔4-2中，并紧贴压力室内腔4-1的侧壁。
所述的化学溶液隔离装置、压力室4内的内置荷重传感器4-3、体积变化测定装置5中的数显表5-3、温度控制装置6的第一温度传感器6-2、第二温度传感器6-3和第三温度传感器6-4通过数据线分别与竖向加载装置1相连接；
所述的竖向加载装置1和压力控制装置通过微控制单元与计算机7相连接，实现计算机7对试验过程的全自动控制；
所述的压力室4安放在竖向加载装置1上，通过与压力室4相连接的温度控制装置6对压力室4内部进行温度控制；
所述的第一化学溶液隔离装置2-1两端分别与压力室4和反压体积控制器3-1相连接，第二化学溶液隔离装置2-2两端分别与压力室4和渗透压力体积控制器3-3相连接；
所述的体积变化测定装置5两端分别与压力室4中的压力室内腔4-1和围压体积控制器3-2相连接，并且围压体积控制器3-2另一出水口与压力室外腔4-2相连接。
实施例2
本发明所述的岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统的操作方法，包括以下步骤：
将体积变化测定装置5中的控制开关5-4旋转至“体积变化”，然后旋转转向开关5-5至“向上流动”，使围压体积控制器3-2与体积变化测定装置5的第二储水腔体5-8相连接，体积变化测定装置5的第一储水腔体5-6将与压力室内腔4-1相连通；在试验过程中，试样4-32的体积将发生变化，为维持试验中所需的压力室4中内腔4-1围压，围压体积控制器3-2向第二储水腔体5-8内注水、加压，第二储水腔体5-8挤压第一储水腔体5-6，活塞5-7上移，第一储水腔体5-6的无气水注入压力室4内腔4-1，数显表5-3测得活塞5-7上移量为Δh，顶室5-2内部腔体的截面积为S，则试样体积的总变形量为ΔV＝Δh×S。
实施例3
A、温度-渗透-应力-化学耦合条件下的饱和土三轴试验，该发明的操作步骤为：
步骤一：管线连接，如图1所示关闭第一高压球阀4-30、第二高压球阀4-29和第五高压球阀4-31，第一化学溶液隔离器2-1的三通2-17通过试样底座4-8上的第五通道4-21与反压帽4-7的第四环形储水空腔4-13相连通，第二化学溶液隔离器2-2的三通2-17与压力室的底座4-24的第二通道4-23相连通。
步骤二：试验前准备，通过加压、注排水操作排除仪器及管线内的气泡，并将仪器内充满试验所需的液体，并完成试样的安装，其中第一化学溶液隔离装置2-1、第一化学溶液隔离装置2-2的上部腔体2-9内充满化学溶液；将体积变化测定装置5的旋转控制开关5-4至“体积变化”，旋转转向开关5-5至“向上流动”。
步骤三：开始试验，采用计算机7对仪器进行试验控制，温度控制：通过水浴的循环管6-5对压力室4进行温度控制，当达到试验所需温度时，水浴循环管6-5停止工作，压力室4在恒温箱6-1内保持该温度进行试验，并通过恒温箱6-1对试验温度进行微调；
渗透-化学耦合控制：渗透压力体积控制器3-3作为上水头压力控制器与试样底座4-8相连通，反压体积控制器3-1作为下水头压力控制器与反压帽4-7相连通，具体连接方式为：第一化学溶液隔离装置2-1的第二电磁阀2-15关闭、第一电磁阀2-16打开，第二化学溶液隔离装置2-2的第二电磁阀2-15关闭、第一电磁阀2-16打开，渗透压力体积控制器3-3对化学溶液隔离装置2-2的下部腔体2-10施加压力，挤压化学溶液隔离装置2-2的上部腔体2-9，使化学溶液以一定的渗透压力流入试样中，化学溶液从试样4-32渗透通过，进入第一化学溶液隔离装置2-1的上部腔体2-9，挤压第一化学溶液隔离装置2-1的下部腔体2-10，并将压力、体积参数反馈给反压体积控制器3-1；
应力控制：通过竖向加载装置1和围压体积控制器3-2对试样4-32施加竖向荷载和周围压力。
步骤四：完成试验，去除试样4-32，将仪器进行清理。
B、温度-渗透-应力-化学耦合条件下的非饱和土三轴试验，该发明的操作步骤为：
步骤一：管线连接，如图1所示关闭第一高压球阀4-30和第三高压球阀4-28，第一化学溶液隔离器2-1的三通2-17通过第五通道4-26和第七通道4-12与反压帽4-7的第三环形通道4-11相连通，气压控制器3-4通过第三通道4-21和第六通道4-9与反压帽4-7的第四环形通道4-13相连通，第二化学溶液隔离器2-2的三通2-17与压力室底座4-24的第四通道4-22相连通。
步骤二：试验前准备，通过加压、注排水操作排除仪器及管线内的气泡，并将仪器内充满试验所需的液体，并完成试样的安装，其中第一化学溶液隔离装置2-1、第一化学溶液隔离装置2-2的上部腔体2-9内充满化学溶液；将体积变化测定装置5的旋转控制开关5-4至“体积变化”，旋转转向开关5-5至“向上流动”。
步骤三：开始试验，采用计算机7对仪器进行试验控制，温度控制：通过水浴的循环管6-5对压力室4进行温度控制，当达到试验所需温度时，水浴循环管6-5停止工作，压力室4在恒温箱6-1内保持该温度进行试验，并通过恒温箱6-1对试验温度进行微调；
渗透-化学耦合控制：渗透压力体积控制器3-3作为上水头压力控制器与试样底座4-8相连通，反压体积控制器3-1作为下水头压力控制器与反压帽4-7相连通，具体连通方式为：第一化学溶液隔离装置2-1的第二电磁阀2-15关闭、第一电磁阀2-16打开，第二化学溶液隔离装置2-2的第二电磁阀2-15关闭、第一电磁阀2-16打开，渗透压力体积控制器3-3对化学溶液隔离装置2-2的下部腔体2-10施加压力，挤压化学溶液隔离装置2-2的上部腔体2-9，使化学溶液隔离装置2-2相连接的环形通道4-20内产生一定的上水头压力，反压体积控制器3-1对第一化学溶液隔离装置2-1的下部腔体2-10施加压力，挤压第一化学溶液隔离装置2-1的上部腔体2-9，使第一化学溶液隔离装置2-1相连接的环形通道4-11内产生一定的下水头压力，使化学溶液以一定的渗透压力从试样4-32下端流入、试样4-32上端流出，化学溶液流出部分，进入第一化学溶液隔离装置2-1的上部腔体2-9，挤压第一化学溶液隔离装置2-1的下部腔体2-10，并将压力、体积参数反馈给反压体积控制器3-1；
应力控制：通过竖向加载装置1、围压体积控制器3-2和气压控制器3-4对试样4-32施加竖向荷载、周围压力和孔隙气压力。
步骤四：完成试验，去除试样4-32，将仪器进行清理。
C、一定波速条件下，饱和土温度-渗透-应力-化学耦合三轴试验，该发明的操作步骤是在试验a的基础上添加第二弯曲元4-15和第一弯曲元4-16产生波动环境。
D、一定波速条件下，非饱和土温度-渗透-应力-化学耦合三轴试验，该发明的操作步骤是在试验b的基础上添加第二弯曲元4-15和第一弯曲元4-16产生波动环境。
Claims (1)
1.岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统的操作方法，其特征在于，岩土温度-渗透-应力-化学耦合多功能试验系统包括竖向加载装置(1)、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室(4)、体积变化测定装置(5)、温度控制装置(6)和计算机(7)，通过计算机(7)对竖向加载装置(1)、化学溶液隔离装置、压力控制装置、压力室(4)、体积变化测定装置(5)和温度控制装置(6)的控制，完成多种土工试验操作；
化学溶液隔离装置包括第一化学溶液隔离装置(2-1)和第二化学溶液隔离装置(2-2)；所述的第一化学溶液隔离装置(2-1)和第二化学溶液隔离装置(2-2)均包括第一底座(2-8)、安装在第一底座(2-8)上的有机玻璃筒(2-7)，放置在有机玻璃筒(2-7)顶部的上盖(2-18)，通过压环(2-5)固定在有机玻璃筒(2-7)中部位置的膜片(2-6)，膜片(2-6)将有机玻璃筒分割为上部的上部腔体(2-9)和下部的下部腔体(2-10)；
所述的上部腔体(2-9)与球阀(2-12)相连，球阀(2-12)通过第一管线(2-14)与第一电磁阀(2-16)相连；
第二电磁阀(2-15)通过第二管线(2-13)与下部腔体(2-10)相连通；
所述的上盖(2-18)、有机玻璃筒(2-7)和第一底座(2-8)通过拉杆(2-4)进行固定连接；
所述的压力控制装置包括反压体积控制器(3-1)、围压体积控制器(3-2)、渗透压力体积控制器(3-3)和气压控制器(3-4)；
所述的压力室(4)为双腔压力室，包括第二底座(4-24)、安装在第二底座(4-24)上的压力室内腔(4-1)和压力室外腔(4-2)，第二底座(4-24)上固定有试样底座(4-8)，试样底座(4-8)中心至边缘位置依次安装第一弯曲元(4-16)、第一圆环形陶土板(4-17)和第一圆环形透水石(4-18)；且第一圆环形陶土板(4-17)和第一圆环形透水石(4-18)与试样底座(4-8)之间分别设置有第一环形储水空腔(4-20)和第二环形储水空腔(4-19)，第一环形储水空腔(4-20)与第一通道(4-25)、第四通道(4-22)相连，第二环形储水空腔(4-19)与第二通道(4-23)相连通，所述的第一通道(4-25)、第四通道(4-22)和第二通道(4-23)的端部分别设置有第一高压球阀(4-30)、第二高压球阀(4-29)和第三高压球阀(4-28)；
所述的压力室(4)的压力室内腔(4-1)内安装有内置荷重传感器(4-3)，内置荷重传感器(4-3)下方安装有反压帽(4-7)；在内置荷重传感器(4-3)与密封座(4-4)之间设置有两个导向环(4-5)，两个导向环(4-5)之间安装有O型圈(4-6)，以保证内置荷重传感器(4-3)的垂直度和测量精度；反压帽(4-7)位于试样(4-32)上方，试样(4-32)位于试样底座(4-8)上方；
所述的反压帽(4-7)从中间至外边缘依次安装有第二弯曲元(4-15)、第二圆环形陶土板(4-14)和第二圆环形透水石(4-10)，第二圆环形陶土板(4-14)和第二圆环形透水石(4-10)与反压帽(4-7)之间分别设置有第三环形储水空腔(4-11)和第四环形储水空腔(4-13)，第三环形储水空腔(4-11)和第四环形储水空腔(4-13)分别与第七通道(4-12)和第六通道(4-9)相连通；
所述的体积变化测定装置(5)包括转换箱(5-1)、与转换箱(5-1)相连的顶室(5-2)和固定在顶室(5-2)上的数显表(5-3)；
所述的顶室(5-2)内部腔体由活塞(5-7)分割为第一储水腔体(5-6)和第二储水腔体(5-8)；
所述的转换箱(5-1)的面板上安装有控制开关(5-4)和转向开关(5-5)，通过控制开关(5-4)和转向开关(5-5)不同的转向，可实现管路的不同连接方式；
所述的温度控制装置(6)包括恒温箱(6-1)、第一温度传感器(6-2)、第二温度传感器(6-3)、第三温度传感器(6-4)和水浴循环管(6-5)；
所述的恒温箱(6-1)包裹在压力室(4)的外部，第一温度传感器(6-2)、第二温度传感器(6-3)和第三温度传感器(6-4)分别位于恒温箱(6-1)、压力室内腔(4-1)和压力室外腔(4-2)中；所述的水浴循环管(6-5)位于压力室外腔(4-2)中，并紧贴压力室内腔(4-1)的侧壁；
所述的化学溶液隔离装置、压力室(4)内的内置荷重传感器(4-3)、体积变化测定装置(5)中的数显表(5-3)、温度控制装置(6)的第一温度传感器(6-2)、第二温度传感器(6-3)和第三温度传感器(6-4)通过数据线分别与竖向加载装置(1)相连接；
所述的竖向加载装置(1)和压力控制装置通过微控制单元与计算机(7)相连接，实现计算机(7)对试验过程的全自动控制；
所述的压力室(4)安放在竖向加载装置(1)上，通过与压力室(4)相连接的温度控制装置(6)对压力室(4)内部进行温度控制；
所述的第一化学溶液隔离装置(2-1)两端分别与压力室(4)和反压体积控制器(3-1)相连接，第二化学溶液隔离装置(2-2)两端分别与压力室(4)和渗透压力体积控制器(3-3)相连接；
所述的体积变化测定装置(5)两端分别与压力室(4)中的压力室内腔(4-1)和围压体积控制器(3-2)相连接，并且围压体积控制器(3-2)另一出水口与压力室外腔(4-2)相连接；
操作方法包括以下步骤：
将体积变化测定装置(5)中的控制开关(5-4)旋转至“体积变化”，然后旋转转向开关(5-5)至“向上流动”，使围压体积控制器(3-2)与体积变化测定装置(5)的第二储水腔体(5-8)相连接，体积变化测定装置(5)的第一储水腔体(5-6)将与压力室内腔(4-1)相连通；在试验过程中，试样(4-32)的体积将发生变化，为维持试验中所需的压力室(4)中内腔(4-1)围压，围压体积控制器(3-2)向第二储水腔体(5-8)内注水、加压，第二储水腔体(5-8)挤压第一储水腔体(5-6)，活塞(5-7)上移，第一储水腔体(5-6)的无气水注入压力室(4)内腔(4-1)，数显表(5-3)测得活塞(5-7)上移量为Δh，顶室(5-2)内部腔体的截面积为S，则试样体积的总变形量为ΔV＝Δh×S。
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| CN108375663A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-08-07 | 中山大学 | 一种岩土材料多效应同步高谱试验方法 |
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104048879A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-09-17 | 南京力淮软件科技有限公司 | 一种饱和土应力路径全自动三轴试验系统 |
| CN104819926A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-05 | 河海大学 | 裂隙岩石的多场耦合渗透试验装置及试验方法 |
| CN104964878A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-07 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 非饱和土多场耦合的三轴试验系统及其方法 |
| CN205317590U (zh) * | 2016-01-28 | 2016-06-15 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种并联型岩石温度-渗流-应力耦合三轴流变仪 |
| CN105699196A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-06-22 | 河海大学 | 岩石渗流-应力-温度-化学耦合流变测试装置及其方法 |
| WO2016110067A1 (zh) * | 2015-01-08 | 2016-07-14 | 中国矿业大学 | 一种真三轴多场多相耦合动力学试验系统及方法 |
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Patent Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2016110067A1 (zh) * | 2015-01-08 | 2016-07-14 | 中国矿业大学 | 一种真三轴多场多相耦合动力学试验系统及方法 |
| CN104819926A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-05 | 河海大学 | 裂隙岩石的多场耦合渗透试验装置及试验方法 |
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