CN110887738B - 一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法 - Google Patents

一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110887738B
CN110887738B CN201911301068.2A CN201911301068A CN110887738B CN 110887738 B CN110887738 B CN 110887738B CN 201911301068 A CN201911301068 A CN 201911301068A CN 110887738 B CN110887738 B CN 110887738B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
axial
pressure chamber
sample
metal plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201911301068.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110887738A (zh
Inventor
方瑾瑾
冯以鑫
王立平
余永强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University of Technology
Original Assignee
Henan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Technology filed Critical Henan University of Technology
Priority to CN201911301068.2A priority Critical patent/CN110887738B/zh
Publication of CN110887738A publication Critical patent/CN110887738A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110887738B publication Critical patent/CN110887738B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0048—Hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/005—Electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0236—Other environments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025—Geometry of the test
    • G01N2203/0256—Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法，包括固定在主机底座上面的主机支架，主机底座上面安装有轴向调节活塞，轴向调节活塞的上面安装有轴向液压缸，轴向液压缸内设置有轴向压力活塞，轴向压力活塞的上面固定有压力室，压力室内部开设有试样腔，压力室底座的内部设置有分别与试样腔连通的下进水管和下排水管，试样帽上设置有上浸水管和上进气管，上浸水管连接有GDS压力/体积控制器，压力室侧壁内设置有四个空腔，每个空腔内都设置有柔性液压囊，每个柔性液压囊通过侧向压力开关阀与步进电机驱动控制器连接。本发明结构更惊细，易于操作，可实现控制吸力和测量吸力条件下的非饱和土真三轴湿陷试验。

Description

一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法
技术领域
本发明属于岩土工程测试设备技术领域，具体涉及一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法。
背景技术
黄土是典型的非饱和土，它的微结构特征决定了其具有不同程度的湿陷性。湿陷性黄土在一定的压力作用下浸水，吸力丧失，强度降低，会产生显著的附加下沉，或者湿陷性黄土在浸水后，吸力丧失，加荷会呈现比低湿度情况下大得多的高压缩性。黄土的湿陷变形具有突变性，非连续性和不可逆性，对工程产生的危害极其严重。以往室内试验多利用固结仪和常规三轴仪等仪器，采用单线法和双线法湿陷试验来研究黄土的湿陷变形特性，没有考虑吸力、中主应力对黄土变形和强度的影响，而测量吸力条件下真三轴湿陷试验的研究成果鲜有报道。因此，模拟原状黄土的真实受力浸水条件，进行测量吸力条件下的真三轴湿陷试验是非常有必要的。
西安理工大学2013年申请公开的发明专利CN 03226081 A的真三轴仪在压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器来测量中主应力方向和小主应力方向的变形，但是压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器占据的空间太大，不仅影响试验装样和试验操作，而且安装压力室侧壁时不方便，容易对侧向位移传感器造成扰动，四个侧向位移传感器与液压囊中部接触，测得的数据可能只是液压囊中部的变形，试验数据误差较大，并且该真三轴仪无法进行浸水操作，无法模拟原状黄土的真实受力浸水条件，也不能满足使用需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，该真三轴仪能模拟原状黄土的真实受力浸水条件，采用更加操作简单的方法在力、水耦合作用下测试原状黄土的基质吸力和增湿变形特性，并且测量的结果准确性高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，包括主机部分、浸水部分、三向独立加载装置、孔隙气压力的控制与孔隙水的压力测量装置以及同步数据自动采集装置；
所述主机部分结构包括主机底座，在所述主机底座上端面安装有轴向调节活塞，在主机底座中设置有粗调手柄和细调手柄，所述粗调手柄和细调手柄分别通过传动机构与轴向调节活塞连接，所述轴向调节活塞向上与轴向液压缸连接，轴向液压缸与轴向压力源压力缸相连接，轴向液压缸内设置有轴向压力活塞，轴向压力活塞上端面与压力室底座连接；压力室底座向上通过压力室侧壁和压力室顶盖围成压力室；
所述压力室顶盖的轴心孔中设置有试样帽，所述的主机底座上固定安装有主机支架，主机支架的上横杆上设置有轴向压力传感器，轴向压力传感器向下通过轴向传力杆与试样帽连接；主机支架的立杆上安装有轴向位移传感器，轴向位移传感器的测头向下与压力室顶盖上表面接触；
所述压力室内围绕试样四边分别设置有一个压力腔，每个压力腔中安装有一个柔性液压囊，每个柔性液压囊均通过对应的侧向压力开关阀与外界压力源相接，并用于对试样施加侧向压力；相邻压力腔之间分别通过一个隔板隔开，四个隔板均沿压力室对角线方向对称设置，压力室侧壁四个直角位置外侧分别设置有隔板转动弹性约束机构及隔板径向弹性约束机构，每个隔板与一组隔板转动弹性约束机构和两组隔板径向弹性约束机构同时连接；
所述压力室底座上端面设置有下金属板，下金属板通过下金属板固定螺栓与压力室底座固定连接，下金属板的上端面的中心开设凹槽并内置有陶土板，试样帽下端面设置有上金属板，所述上金属板的下表面中心处开设凹槽并内置有塑料多孔板，下金属板、试样和上金属板自下向上包裹有一层橡皮膜；橡皮膜与压力室底座的凹槽之间以及所述试样帽与上金属板之间均设置有环形的密封垫圈；所述塑料多孔板上具有针尖状的透水透气孔。
上述的一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，所述孔隙气压力的控制与孔隙水的压力测量装置的结构包括：压力室底座上开设有下进水管道和下排水管道，所述下金属板上开设有与所述下进水管道和下排水管道相连通的下进水孔和下排水孔，所述试样帽上开设有上进气通道，所述上金属板上开设有与所述上进气通道相连通的上进气孔，所述上进气通道与气压表、气压调压阀、气源调压阀、气源依次连通；所述下进水管道、下排水管道、上浸水通道和上进气通道上均设置有控制阀门；所述下排水管道中通过三通连接有孔压传感器。
上述的一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，所述浸水部分结构包括：所述试样帽上还开设有上浸水通道，所述上金属板上开设有与所述上浸水通道相连通的上浸水孔，所述上浸水通道通过管道与GDS压力/体积控制器连通，所述上浸水通道连通的管道上设置有控制阀门。
上述的一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，所述三向独立加载装置包括三套伺服步进电机执行机构，均由同步数据自动采集装置控制，其中一套伺服步进电机执行机构的压力缸与轴向液压缸连接，另外两套伺服步进电机执行机构的压力缸分别与压力室侧壁上的侧向压力开关阀连接；另外两套伺服步进电机执行机构上设置有侧向压力传感器和侧向位移传感器。
上述的一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，所述同步数据自动采集装置的结构包括：信号处理器、A/D转换器和单片机，所述信号处理器的输入端与中主应力方向的侧向压力传感器、小主应力方向的侧向压力传感器、轴向压力传感器、轴向位移传感器、中主应力方向的侧向位移传感器、小主应力方向的侧向位移传感器、孔压传感器同时连接，信号处理器的输出端依次与A/D转换器和单片机连接，单片机与计算机连接，实现数据的自动采集、显示和手动操作的采集和显示，单片机还通过电机驱动器分别与三套步进电机执行机构连接，实现对轴向的步进电机执行机构液压缸、中主应力方向的步进电机执行机构液压缸和小主应力方向的步进电机执行机构液压缸的控制，电源为信号处理器、A/D转换器、单片机、电机驱动器和计算机供电。
另外，本发明还提供了一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪进行非饱和原状黄土湿陷性试验，其特征在于，试验步骤为：
S1、切削两个真三轴原状试样，尺寸为7cm*7cm*14cm，切土时试样受压方向与天然土层受压方向一致，两个试样的天然密度允许差值为0.03g/cm3，含水率允许差值为1％；
S2、根据室内常规土体物理力学特性试验，得到试样的基本物理性质参数：干密度、含水率、孔隙比、相对密度，液限和塑限；
S3、装样：首先，将密封带有提前吸水饱和陶土板的下金属板放入橡皮膜内，下金属板固定螺栓穿过下金属板、橡皮膜以及密封垫圈，与压力室底座固定；然后用螺丝拧紧组装2个金属撑膜器，使其整体底端嵌入压力室底座并与橡皮膜底面齐平，橡皮膜顶部需要外翻并且紧贴在金属撑膜器上端外侧，并用橡皮筋箍紧；撑膜时，开启真空吸引器，调整橡皮膜使其没有褶皱并与撑膜器内侧完美贴合，待试样底部完全放置在陶土板上以后，关闭真空吸引器，在试样顶端放一张干燥滤纸，再放置带塑料多孔板的上金属板，翻转橡皮膜，橡皮膜刚好将上端上金属板包住，然后在上面依次放置密封垫圈和试样帽，用上金属板固定螺栓穿过试样帽上的4个螺孔、密封垫圈、橡皮膜与上金属板固定连接，拧紧上金属板固定螺栓，使其形成一个密封的整体，就完成了整个试样的密封工作；接着，先不拆除金属撑膜器，利用其检查橡皮膜是否漏气，打开气压力调节阀，调节到不同压力值，看气压表读数是否有降低，同时，还需要排除陶土板底部的气泡，打开压力室底座上设置的下排水通道的控制阀门排出陶土板底部残余的气泡，然后关闭下进水管道和下排水管道的控制阀门，通过孔压传感器就可以准确的量测孔隙水压力；并通过GDS压力/体积控制器和上浸水通道对试样进行浸水增湿试验，并调控GDS压力/体积控制器可实现控制浸水速度和浸水量；
S4、可通过真三轴双线法湿陷试验或者真三轴单线法湿陷试验得到试样浸水前和每级浸水后试样的轴向应变
Figure BDA0002321798590000051
和体应变
Figure BDA0002321798590000052
和广义剪应变
Figure BDA0002321798590000053
通过控制的孔隙气压力ua和测得的孔隙水压力uw就可以得到真三轴湿陷试验过程中试样的吸力变化。
增湿轴向应变、增湿体应变、增湿广义剪应变以及吸力的计算公式如下：
增湿轴向应变：
Figure BDA0002321798590000054
增湿体应变：
Figure BDA0002321798590000055
增湿广义剪应变：
Figure BDA0002321798590000056
吸力：s＝ua-uw。
上述一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪进行非饱和原状黄土湿陷性试验，其特征在于，完成步骤S1、S2和S3，确保橡皮膜内部气密性良好，再拆除金属撑膜器，装样才算完毕，最后，安装压力室侧壁，侧壁内分别安装好给中主应力和小主应力方向加压的两对柔性液压囊，安装压力室顶盖，密封压力室；安装轴向传力杆，通过摇动压力室底座上的粗调手柄和细调手柄使轴向传力杆与试样帽接触，并固定好轴向位移传感器与压力室顶盖接触。
上述一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪进行非饱和原状黄土湿陷性试验，其特征在于，S3中装样在橡皮膜内侧涂一层滑石粉。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的真三轴仪在现有三轴仪的基础上进行改进，增加了上浸水通道，能够模拟原状黄土的真实受力浸水条件，并且将浸水通道设置在试样帽上，并采用塑料多孔板将浸入的水采用缓慢均匀浸入的方式加到试样中，并且还利用GDS压力/体积控制器可以调节压力控制浸水速度，精确量测浸水量，保证浸水条件的真实性和精确性。
2、本发明采用塑料多孔板替换CN 103226081 A中上透气板，现有上透气板和下透水板都是采用石头材质的材料打磨制成，利用石头天然的渗水渗气作用，但是石头材质的上透气板和下透水板在日常加载轴向方向压力的时候很容易挤压碎，使得上透气板和下透水板需要备用很多，而且石头材质的密度无法控制，则多次试验的结果之间肯定存在一定不可消除的误差，因此，采用上金属板配合塑料多孔板以及下金属板配合陶土板就能很好地解决透水透气和长使用寿命的问题，而且成本低，也容易加工，塑料多孔板上的孔也为针尖状的，不容易被试验的土给密实，能够保持良好的透水透气功能，最重要的一点是可以大大缩短水分和吸力均等化的时间。
3、本发明将侧向步进电机执行机构的滚珠丝杆上设置侧向位移传感器来测量中主应力方向和小主应力方向的变形，不似CN 103226081 A中在原有压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器，一方面，原有压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器占据的空间太大，影响试验装样和试验操作，另一方面，安装压力室侧壁时不方便，容易对侧向位移传感器造成扰动，三是原来四个侧向位移传感器与柔性液压囊中部接触，测得的数据可能只是液压囊中部的变形，试验数据误差较大，测试结构准确度不能保证。本实施例中，中主应力方向和小主应力方向的步进电机驱动装置的滚珠丝杆上均安装侧向位移传感器，通过滚珠丝杆的位移变化来确定中主应力方向和小主应力方向变形，测得的数据准确性高，而且试验过程中不会对侧向位移传感器造成任何扰动，结果重复率也稳定。
4、本发明的试验方法在测量基质吸力条件下对原状黄土进行分级增湿试验，探讨力、水耦合作用下吸力的变化特性，研究真三轴浸水试验的增湿变形特性，以及吸力、净围压、中主应力和应力比对增湿变形的影响。本发明技术方案简单、易于操作，可实现控制吸力和测量吸力条件下的非饱和土真三轴湿陷试验。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明压力室侧剖结构示意图。
图3是本发明中试样腔与隔板转动弹性约束机构和隔板径向弹性约束机构等连接结构示意图。
图4是本发明试样安装方式的截面示意图。
图5是本发明侧向压力传感器和侧向位移传感器的安装结构示意图。
图6是本发明同步数据自动采集装置的原理框图。
图7是本发明原状黄土真三轴双线法湿陷试验得到的湿陷变形
Figure BDA0002321798590000071
关系曲线。
图8是本发明原状黄土真三轴双线法湿陷试验得到的湿陷变形
Figure BDA0002321798590000072
关系曲线。
图9是本发明原状黄土真三轴双线法湿陷试验得到的湿陷变形
Figure BDA0002321798590000073
关系曲线。
图10是本发明原状黄土真三轴双线法湿陷试验得到的基质吸力变化s-w关系曲线。
附图标号说明：
1-主机底座；2-主机支架；3-轴向调节活塞；4-轴向液压缸；5-轴向压力活塞；6-压力室底座；7-压力室侧壁；8-压力室顶盖；9-轴向压力传感器；10-轴向传力杆；11-轴向位移传感器；12-上浸水通道；13-上进气通道；14-1-气源；14-2-气源处理器；15-1-气压表；15-2-气压调压阀；16-GDS压力/体积控制器；17-试样；18-侧向压力开关阀；19下进水管道；20-下排水管道；21-孔压传感器；22-压力腔；23-细调手柄；24-粗调手柄；25-隔板；26-隔板转动弹性约束机构；27-隔板径向弹性约束机构；28-陶土板；29-下金属板固定螺栓；30-塑料多孔板；31-橡皮膜；32-密封垫圈；33-上金属板固定螺栓；34-试样帽；36-1-下金属板；36-2-上金属板；44-侧向压力传感器；45-侧向位移传感器；46-柔性液压囊。
具体实施方式
实施例1
如图1-7所示，本实施例的可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪包括主机部分、浸水部分、三向独立加载装置、孔隙气压力控制与孔隙水的压力测量装置以及同步数据自动采集装置；
本实施例中，所述主机部分结构包括主机底座1，在所述主机底座1上端面安装有轴向调节活塞3，在主机底座1中设置有粗调手柄24和细调手柄23，所述粗调手柄24和细调手柄23分别通过传动机构与轴向调节活塞3连接，所述轴向调节活塞3向上与轴向液压缸4连接，轴向液压缸4与轴向压力源压力缸相连接，轴向液压缸4内设置有轴向压力活塞5，轴向压力活塞5上端面与压力室底座6连接；压力室底座6向上通过压力室侧壁7和压力室顶盖8围成压力室；
本实施例中，所述压力室顶盖8的轴心孔中设置有试样帽34，所述的主机底座1上固定安装有主机支架2，主机支架2的上横杆上设置有轴向压力传感器9，轴向压力传感器9向下通过轴向传力杆10与试样帽34连接；主机支架2的立杆上安装有轴向位移传感器11，轴向位移传感器11的测头向下与压力室顶盖8上表面接触；
本实施例中，所述压力室内围绕试样17四边分别设置有一个压力腔22，每个压力腔中安装有一个柔性液压囊46，每个柔性液压囊46均通过对应的侧向压力开关阀18与外界压力源相接，并用于对试样17施加侧向压力；相邻压力腔22之间分别通过一个隔板25隔开，四个隔板25均沿压力室对角线方向对称设置，压力室侧壁7四个直角位置外侧分别设置有隔板转动弹性约束机构26及隔板径向弹性约束机构27，每个隔板25与一组隔板转动弹性约束机构26和两组隔板径向弹性约束机构27同时连接；
本实施例中，所述压力室底座6上端面设置有下金属板36-1，下金属板36-1通过下金属板固定螺栓29与压力室底座6固定连接，下金属板36-1的上端面的中心开设凹槽并内置有陶土板28，试样帽34下端面设置有上金属板36-2，所述上金属板36-2的下表面中心处开设凹槽并内置有塑料多孔板30，下金属板36-1、试样17和上金属板36-2自下向上包裹有一层橡皮膜31；橡皮膜31与压力室底座6的凹槽之间以及所述试样帽34与上金属板36-2之间均设置有环形的密封垫圈32；所述塑料多孔板30上具有针尖状的透水透气孔；采用塑料多孔板30替换CN 103226081 A中上透气板，现有上透气板和下透水板都是采用石头材质的材料打磨制成，利用石头天然的渗水渗气作用，但是石头材质的上透气板和下透水板在日常加载轴向方向压力的时候很容易挤压碎，使得上透气板和下透水板需要备用很多，而且石头材质的密度无法控制，则多次试验的结果之间肯定存在一定不可消除的误差，因此，采用上金属板配合塑料多孔板以及下金属板配合陶土板就能很好地解决透水透气和长使用寿命的问题，而且成本低，也容易加工，塑料多孔板上的孔也为针尖状的，不容被试验的土给堵塞，能够保持良好的透水透气功能，最重要的一点是可以大大缩短水分和吸力均等化的时间。
本实施例中，所述孔隙气的压力控制与孔隙水的压力测量装置的结构包括：压力室底座6上开设有下进水管道19和下排水管道20，所述下金属板36-1上开设有与所述下进水管道19和下排水管道20相连通的下进水孔和下排水孔，所述试样帽34上开设有上进气通道13，所述上金属板36-2上开设有与所述上进气通道13相连通的上进气孔，上进气孔位于塑料多孔板30的上方，所述上进气通道13与气压表15-1、气压调压阀15-2、气源调压阀14-2、气源14-1依次连通；所述下进水管道19、下排水管道20、上浸水通道12和上进气通道13上均设置有控制阀门；所述下排水管道20中设置有孔压传感器21。
本实施例中，在CN 103226081 A中公开的真三轴仪的基础上增加孔隙气压力的控制与孔隙水的压力测量装置，气压力控制系统一端与气压源相连，另一端与试样帽相连，通过气压调压阀15-2控制气压，并使气压通过试样上端的塑料多孔板30均匀地向试样17施加气压力。通过调节气压调压阀15-2直接设定试验所需要的气压值，而CN 103226081 A中采用气压传感器对气压值进行采集和测量，操作不方便，而且显然多此一举。
本实施例中，所述浸水部分结构包括：所述试样帽34上还开设有上浸水通道12，所述上金属板36-2上开设有与所述上浸水通道12相连通的上浸水孔，上浸水孔位于塑料多孔板30的上方，所述上浸水通道12通过管道与GDS压力/体积控制器16连通，所述上浸水通道12连通的管道上设置有控制阀门，所述下排水管道20中设置有孔压传感器21，本实施例中，所述GDS压力/体积控制器16的容积为1000cm3，压力最大可达2MPa，压力量测精度可达1kPa，浸水量量测精度可达1mm3。
本实施例中，所述三向独立加载装置包括三套伺服步进电机执行机构，均由同步数据自动采集装置控制，其中一套伺服步进电机执行机构的压力缸与轴向液压缸4连接，另外两套伺服步进电机执行机构的压力缸分别与压力室侧壁7上的侧向压力开关阀18连接注意：一套伺服步进电机执行机构的压力缸分别会连接两个相对压力室侧壁7上的侧向压力开关阀18；另外两套伺服步进电机执行机构上分别设置有侧向压力传感器44和侧向位移传感器45；其中一个侧向压力传感器44测量中主应力方向上的加载压力，另一个侧向压力传感器44测量小应力方向上的加载压力；其中一个侧向位移传感器45测量中主应力方向上的位移，另一个侧向位移传感器45测量小主应力方向上的位移。
本实施例中，所述伺服步进电机执行机构的结构与CN 103226081 A中公开的伺服步进电机执行机构的结构相同，侧向压力传感器44的安装位置为CN 103226081 A公开的伺服步进电机执行机构的小主应力传感器58的安装位置，侧向位移传感器45安装在CN103226081 A中公开的伺服步进电机执行机构的滚珠丝杆上，如图5所示。
本实施例中，通过轴向步进电机执行机构控制试样在轴向方向上的加载，并采用轴向位移传感器测量轴向位移；通过另外两套步进电机执行机构可驱动液压缸控制试样中主应力方向和小主应力方向上的加载，并通过侧向压力传感器44测量加载在试样中主应力方向和小主应力方向上压力大小，通过安装在步进电机执行机构上的侧向位移传感器45测量中主应力方向和小主应力方向上的位移。
本实施例中，将伺服步进电机执行机构滚珠丝杆上设置侧向位移传感器来测量中主应力方向和小主应力方向的变形，不似CN 103226081 A中在原有压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器，一方面，原有压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器占据的空间太大，影响试验装样和试验操作，另一方面，安装压力室侧壁时不方便，容易对侧向位移传感器造成扰动，三是原来四个侧向位移传感器与柔性液压囊中部接触，测得的数据可能只是液压囊中部的变形，试验数据误差较大，测试结果准确度不能保证。本实施例中，中主应力方向和小主应力方向的步进电机驱动装置的滚珠丝杆上均安装侧向位移传感器，通过滚珠丝杆的位移变化来确定中主应力方向和小主应力方向的变形，测得的数据准确性高，而且试验过程中不会对侧向位移传感器造成任何扰动，结果重复率也稳定。
中主应力方向和小主应力方向上的伺服步进电机执行机构的压力源压力缸充满蒸馏水，分别与两对柔性液压囊通过耐压管相连，对柔性液压囊充液后分别对侧向压力进行加载，轴向的压力源压力缸充满液压油，与轴向压力活塞通过尼龙耐压管相连，推动轴向压力活塞实现对轴向压力的加载。
本实施例中，所述同步数据自动采集装置的结构包括：信号处理器、A/D转换器和单片机，所述信号处理器的输入端与中主应力方向的侧向压力传感器、小主应力方向的侧向压力传感器、轴向压力传感器、轴向位移传感器、中主应力方向的侧向位移传感器、小主应力方向的侧向位移传感器、孔压传感器同时连接，信号处理器的输出端依次与A/D转换器和单片机连接，单片机与计算机连接，实现数据的自动采集、显示和手动操作的采集和显示，单片机还通过电机驱动器分别与三套步进电机执行机构连接，实现对轴向的步进电机执行机构液压缸、中主应力方向的步进电机执行机构液压缸和小主应力方向的步进电机执行机构液压缸的控制，电源为信号处理器、A/D转换器、单片机和电机驱动器和计算机供电。
实施例2
采用实施例1所述的可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪进行非饱和原状黄土湿陷性试验，试验的具体步骤为：
S1、切削两个真三轴原状试样17，尺寸为7cm*7cm*14cm，切土时试样受压方向与天然土层受压方向一致，两个试样的天然密度允许差值为0.03g/cm3，含水率允许差值为1％。
S2、根据室内常规土体物理力学特性试验，得到真三轴试样17的基本物理性质参数：干密度、含水率、孔隙比、相对密度，液限和塑限。
S3、装样：首先将密封带有提前吸水饱和的陶土板28的下金属板36-1放入橡皮膜31内，下金属板固定螺栓29穿过下金属板36-1、橡皮膜31以及密封垫圈32，与压力室底座6固定；然后用螺丝拧紧组装2个金属撑膜器，使其整体底端嵌入压力室底座6并与橡皮膜31底面齐平，橡皮膜31顶部需要外翻并且紧贴在金属撑膜器上端外侧，并用橡皮筋箍紧；撑膜时，开启真空吸引器，调整橡皮膜31使其没有褶皱并与撑膜器内侧完美贴合，待试样17底部完全放置在陶土板28上以后，关闭真空吸引器，在试样顶端放一张干燥滤纸，再放置带塑料多孔板30的上金属板36-2，翻转橡皮膜31，橡皮膜31刚好将上端上金属板36-2塑料多孔板30包住，然后在上面依次放置密封垫圈和试样帽34，用上金属板固定螺栓33穿过试样帽34上的4个螺孔、密封垫圈、橡皮膜31与上端上金属板36-2固定连接，拧紧上金属板固定螺栓33，使其形成一个密封的整体，就完成了整个试样的密封工作；接着，先不拆除金属撑膜器，利用其检查橡皮膜31是否漏气，打开气压力调节阀15-2，调节到不同压力值，看气压表15-1读数是否有降低，同时，还需要排除陶土板底部的气泡，打开压力室底座6上设置的下排水通道20的控制阀门排出陶土板28底部残余的气泡，然后关闭下进水管道19和下排水管道20的控制阀门，通过孔压传感器21就可以准确的量测孔隙水压力；并通过GDS压力/体积控制器16和上浸水通道12对试样进行浸水增湿试验，并调控GDS压力/体积控制器16可实现控制浸水速度和浸水量；
完成以上步骤S1、S2和S3，确保橡皮膜31内部气密性良好，再拆除金属撑膜器，装样才算完毕。最后，安装压力室侧壁7，侧壁7内分别安装好给中主应力和小主应力方向加压的两对柔性液压囊46，安装压力室顶盖8，密封压力室。安装轴向传力杆10，通过摇动压力室底座6上的粗调手柄24和细调手柄23使轴向传力杆10与试样帽34接触，并固定好轴向位移传感器11与压力室顶盖8接触。
S4、可通过真三轴双线法湿陷试验或者真三轴单线法湿陷试验得到试样浸水前和每级浸水后试样的轴向应变
Figure BDA0002321798590000131
和体应变
Figure BDA0002321798590000132
和广义剪应变
Figure BDA0002321798590000133
通过控制的孔隙气压力ua和测得的孔隙水压力uw就可以得到真三轴湿陷试验过程中试样的吸力变化。
增湿轴向应变、增湿体应变、增湿广义剪应变以及吸力的计算公式如下：
增湿轴向应变：
Figure BDA0002321798590000134
增湿体应变：
Figure BDA0002321798590000135
增湿广义剪应变：
Figure BDA0002321798590000136
吸力：s＝ua-uw。
S4中真三轴双线法湿陷试验方法：切削两个真三轴原状试样17，其中一个试样在常含水率条件下，依次经历测试初始吸力、等向固结、逐级施加广义剪应力到预定值三个阶段，每级广义剪应力下体变和吸力达到稳定以后再施加下一级，每一阶段的稳定标准为：试样的外体变增量小于0.003cm3/h且吸力变化量小于0.5kPa/h。另外一个试样，依次经历常含水率下测试初始吸力、等向固结、分级浸水饱和及逐级施加广义剪应力到预定值四个阶段。浸水时的稳定标准为：试样的增湿变形增量小于0.003cm3/h，并且2h内孔隙水压力变化量小于0.5kPa/h。每级广义剪应力下稳定标准为：轴向位移的增量不超过0.01mm/h，试样的外体变增量小于0.003cm3/h。两个试样在同一广义剪应力下的体应变、轴应变和广义剪应变之差即为湿陷体应变、湿陷轴应变和湿陷广义剪应变。
S4中真三轴单线法湿陷试验方法：采用单线法进行真三轴湿陷试验时，至少需要切削5个真三轴原状试样17，切土时试样受压方向与天然土层受压方向一致，两个试样的天然密度允许差值为0.03g/cm3，含水率允许差值为1％。每个试样先保持初始含水率不变，在无应力条件下测得初始吸力，初始吸力稳定的标准为：吸力变化量小于0.5kPa/h，然后进行真三轴等向固结，固结完成吸力稳定后，再逐级施加广义剪应力并使吸力达到稳定。在逐级施加广义剪应力过程中，每级广义剪应力下体变和吸力达到稳定以后再施加下一级广义剪应力。每级荷载下稳定标准为：试样的外体变增量小于0.003cm3/h及吸力变化量小于0.5kPa/h。达到预定广义剪应力并且吸力稳定以后，分级浸水至饱和。浸水前与每级浸水后的体应变、轴向应变和广义剪应变之差即为湿陷体应变、湿陷轴应变和湿陷广义剪应变。以往对于黄土湿陷特性的研究，室内试验大多利用固结仪、直剪仪和常规三轴仪等试验仪器，采用单线法和双线法试验，以力、水耦合作用下黄土的增湿变形作为研究的重点，仅模拟了单轴压缩条件和轴对称应力条件，不能反映三维复杂应力条件下中主应力对湿陷性黄土增湿变形特性的影响。黄土是典型的非饱和土，其湿陷实际上是非饱和状态下的力学行为，吸力对原状黄土的湿陷变形有很大的影响，以往研究成果多数没有考虑吸力对湿陷变形和中主应力的影响，因此，本试验模拟实际工程中降水入渗对土体的破坏，在测量吸力条件下对非饱和原状黄土进行真三轴浸水试验，研究三维应力条件下黄土的增湿变形特性，力、水耦合作用下考虑中主应力影响的吸力变化特性，得出三维应力状态下考虑吸力影响的湿陷本构关系，为湿陷性黄土的工程建设提供重要的理论依据。
针对S4中真三轴双线法湿陷试验提供一个具体方法：等向固结时，以每级增量10kPa逐级施加净围压直至设定值。固结净围压σ3分别设定为50kPa、100kPa、150kPa、200kPa。固结稳定后，在等向净平均应力条件下对试样分级浸水至饱和，待变形达到稳定后，再逐级施加广义剪应力到预定值。真三轴剪切采用应力控制加载方式，控制应力比k(k＝σ3/σ1)分别为0.2、0.3、0.4、0.5，中主应力参数b值(b＝(σ2-σ3)/(σ1-σ3))分别为0、0.25、0.5、0.75、1的真三轴剪切湿陷试验，以σ3＝200kPa为例，具体真三轴剪切湿陷试验方案见表2。此处以净围压为σ3＝200kPa，应力比k＝0.2，中主应力参数b＝0.25为例，净围压σ3、应力比k和中主应力参数b一定，通过控制净中主应力σ2和净大主应力σ1的分级施加，来实现对广义剪应力的逐级施加，详见表1，
广义剪应力q的表达式如下：
Figure BDA0002321798590000151
表1真三轴分级加载方案
Figure BDA0002321798590000152
Figure BDA0002321798590000161
表2真三轴剪切湿陷试验方案
Figure BDA0002321798590000162
净围压200kPa时，图7-10列出了含水率15.2％(初始吸力180kPa)的原状黄土真三轴双线法湿陷试验得到的湿陷变形曲线和吸力变化曲线，从图7-9中可以看出，湿陷轴应变、湿陷体应变和湿陷广义剪应变皆随着广义剪应力的增大而增大，从图10中可以看出，吸力随着浸水量的增加而减小。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，包括主机部分、浸水部分、三向独立加载装置、孔隙气压力的控制与孔隙水的压力测量装置以及同步数据自动采集装置；
所述主机部分结构包括主机底座（1），在所述主机底座（1）上端面安装有轴向调节活塞（3），在主机底座（1）中设置有粗调手柄（24）和细调手柄（23），所述粗调手柄（24）和细调手柄（23）分别通过传动机构与轴向调节活塞（3）连接，所述轴向调节活塞（3）向上与轴向液压缸（4）连接，轴向液压缸（4）与轴向压力源压力缸相连接，轴向液压缸（4）内设置有轴向压力活塞（5），轴向压力活塞（5）上端面与压力室底座（6）连接；压力室底座（6）向上通过压力室侧壁（7）和压力室顶盖（8）围成压力室；
所述压力室顶盖（8）的轴心孔中设置有试样帽（34），所述的主机底座（1）上固定安装有主机支架（2），主机支架（2）的上横杆上设置有轴向压力传感器（9），轴向压力传感器（9）向下通过轴向传力杆（10）与试样帽（34）连接；主机支架（2）的立杆上安装有轴向位移传感器（11），轴向位移传感器（11）的测头向下与压力室顶盖（8）上表面接触；
所述压力室内围绕试样（17）四边分别设置有一个压力腔（22），每个压力腔中安装有一个柔性液压囊（46），每个柔性液压囊（46）均通过对应的侧向压力开关阀（18）与外界压力源相接，并用于对试样（17）施加侧向压力；相邻压力腔（22）之间分别通过一个隔板（25）隔开，四个隔板（25）均沿压力室对角线方向对称设置，压力室侧壁（7）四个直角位置外侧分别设置有隔板转动弹性约束机构（26）及隔板径向弹性约束机构（27），每个隔板（25）与一组隔板转动弹性约束机构（26）和两组隔板径向弹性约束机构（27）同时连接；
所述压力室底座（6）上端面设置有下金属板（36-1），下金属板（36-1）通过下金属板固定螺栓（29）与压力室底座（6）固定连接，下金属板（36-1）的上端面的中心开设凹槽并内置有陶土板（28），试样帽（34）下端面设置有上金属板（36-2），所述上金属板（36-2）的下表面中心处开设凹槽并内置有塑料多孔板（30），下金属板（36-1）、试样（17）和上金属板（36-2）自下向上包裹有一层橡皮膜（31）；橡皮膜（31）与压力室底座（6）的凹槽之间以及所述试样帽（34）与上金属板（36-2）之间均设置有密封垫圈（32）；所述塑料多孔板（30）上具有针尖状的透水透气孔；
所述孔隙气压力的控制与孔隙水的压力测量装置的结构包括：压力室底座（6）上开设有下进水管道（19）和下排水管道（20），所述下金属板（36-1）上开设有与所述下进水管道（19）和下排水管道（20）相连通的下进水孔和下排水孔，所述试样帽（34）上开设有上进气通道（13），所述上金属板（36-2）上开设有与所述上进气通道（13）相连通的上进气孔，所述上进气通道（13）与气压表（15-1）、气压调压阀（15-2）、气源调压阀（14-2）、气源（14-1）依次连通；所述下进水管道（19）、下排水管道（20）、上浸水通道（12）和上进气通道（13）上均设置有控制阀门；所述下排水管道（20）中通过三通连接有孔压传感器（21）；
所述浸水部分结构包括：所述试样帽（34）上还开设有上浸水通道（12），所述上金属板（36-2）上开设有与所述上浸水通道（12）相连通的上浸水孔，所述上浸水通道（12）通过管道与GDS压力/体积控制器（16）连通，所述上浸水通道（12）连通的管道上设置有控制阀门；
所述三向独立加载装置包括三套伺服步进电机执行机构，均由同步数据自动采集装置控制，其中一套伺服步进电机执行机构的压力缸与轴向液压缸（4）连接，另外两套伺服步进电机执行机构的压力缸分别与压力室侧壁（7）上的侧向压力开关阀（18）连接；另外两套伺服步进电机执行机构上设置有侧向压力传感器（44）和侧向位移传感器（45），侧向位移传感器（45）安装在另外两套伺服步进电机执行机构的滚珠丝杆上。
2.根据权利要求1所述的一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，所述同步数据自动采集装置的结构包括：信号处理器、A/D转换器和单片机，所述信号处理器的输入端与中主应力方向的侧向压力传感器、小主应力方向的侧向压力传感器、轴向压力传感器、轴向位移传感器、中主应力方向的侧向位移传感器、小主应力方向的侧向位移传感器、孔压传感器同时连接，信号处理器的输出端依次与A/D转换器和单片机连接，单片机与计算机连接，实现数据的自动采集、显示和手动操作的采集和显示，单片机还通过电机驱动器分别与三套步进电机执行机构连接，实现对轴向的步进电机执行机构液压缸、中主应力方向的步进电机执行机构液压缸和小主应力方向的步进电机执行机构液压缸的控制，电源为信号处理器、A/D转换器、单片机、电机驱动器和计算机供电。
3.一种利用权利要求1所述一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪进行非饱和原状黄土湿陷性试验的方法，其特征在于，所述方法的步骤为：
S1、切削两个真三轴原状试样（17），尺寸为7cm *7cm*14cm，切土时试样受压方向与天然土层受压方向一致，两个试样的天然密度允许差值为0.03 g/cm3，含水率允许差值为1%；
S2、根据室内常规土体物理力学特性试验，得到试样（17）的基本物理性质参数：干密度、含水率、孔隙比、相对密度，液限和塑限；
S3、装样：首先，将密封带有提前吸水饱和陶土板（28）的下金属板（36-1）放入橡皮膜（31）内，下金属板固定螺栓（29）穿过下金属板（36-1）、橡皮膜（31）以及密封垫圈（32），与压力室底座（6）固定；然后用螺丝拧紧组装2个金属撑膜器，使其整体底端嵌入压力室底座（6）并与橡皮膜（31）底面齐平，橡皮膜（31）顶部需要外翻并且紧贴在金属撑膜器上端外侧，并用橡皮筋箍紧；撑膜时，开启真空吸引器，调整橡皮膜（31）使其没有褶皱并与撑膜器内侧完美贴合，待试样（17）底部完全放置在陶土板（28）上以后，关闭真空吸引器，在试样顶端放一张干燥滤纸，再放置带塑料多孔板（30）的上金属板（36-2），翻转橡皮膜（31），橡皮膜（31）刚好将上端上金属板（36-2）包住，然后在上面依次放置密封垫圈（32）和试样帽（34），用上金属板固定螺栓（33）穿过试样帽（34）上的4个螺孔、密封垫圈（32）、橡皮膜（31）与上端上金属板（36-2）固定连接，拧紧上金属板固定螺栓（33），使其形成一个密封的整体，就完成了整个试样的密封工作；接着，先不拆除金属撑膜器，利用其检查橡皮膜（31）是否漏气，打开气压力调节阀（15-2），调节到不同压力值，看气压表（15-1）读数是否有降低，同时，还需要排除陶土板底部的气泡，打开压力室底座（6）上设置的下排水管道（20）的控制阀门排出陶土板（28）底部残余的气泡，然后关闭下进水管道（19）和下排水管道（20）的控制阀门，通过孔压传感器（21）就可以准确的量测孔隙水压力；并通过GDS压力/体积控制器（16）和上浸水通道（12）对试样（17）进行浸水增湿试验，并调控GDS压力/体积控制器（16）可实现控制浸水速度和浸水量；
S4、可通过真三轴双线法湿陷试验或者真三轴单线法湿陷试验得到试样浸水前和每级浸水后试样的轴向应变(
Figure 790617DEST_PATH_IMAGE001
,
Figure 750352DEST_PATH_IMAGE002
)和体应变(
Figure 697579DEST_PATH_IMAGE003
,
Figure 809892DEST_PATH_IMAGE004
)和广义剪应变（
Figure 131676DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 329439DEST_PATH_IMAGE006
），通过控制的孔隙气压力u a和测得的孔隙水压力u w就可以得到真三轴湿陷试验过程中试样的吸力变化；
增湿轴向应变、增湿体应变、增湿广义剪应变以及吸力的计算公式如下：
增湿轴向应变：
Figure 877095DEST_PATH_IMAGE007
；
增湿体应变：
Figure 843914DEST_PATH_IMAGE008
增湿广义剪应变：
Figure 536933DEST_PATH_IMAGE009
吸力：s=u a-u w；
所述真三轴单线法湿陷试验方法的具体过程为：采用单线法进行真三轴湿陷试验时，至少需要切削5个真三轴原状试样（17），切土时试样受压方向与天然土层受压方向一致，两个试样的天然密度允许差值为0.03 g/cm3，含水率允许差值为1 %；每个试样先保持初始含水率不变，在无应力条件下测得初始吸力，初始吸力稳定的标准为：吸力变化量小于0.5kPa/h，然后进行真三轴等向固结，固结完成吸力稳定后，再逐级施加广义剪应力并使吸力达到稳定；在逐级施加广义剪应力过程中，每级广义剪应力下体变和吸力达到稳定以后再施加下一级广义剪应力；每级荷载下稳定标准为：试样的外体变增量小于0.003 cm3/h及吸力变化量小于0.5 kPa/h；达到预定广义剪应力并且吸力稳定以后，分级浸水至饱和；浸水前与每级浸水后的体应变、轴向应变和广义剪应变之差即为湿陷体应变、湿陷轴应变和湿陷广义剪应变；
所述真三轴双线法湿陷试验的具体过程为：等向固结时，以每级增量10kPa逐级施加净围压直至设定值；固结净围压σ 3分别设定为50kPa、100kPa、150kPa、200kPa；固结稳定后，在等向净平均应力条件下对试样分级浸水至饱和，待变形达到稳定后，再逐级施加广义剪应力到预定值。
4.根据权利要求3中所述方法，其特征在于，完成步骤S1、S2和S3，确保橡皮膜（31）内部气密性良好，再拆除金属撑膜器，装样才算完毕，最后，安装压力室侧壁，侧壁内分别安装好给中主应力和小主应力方向加压的两对柔性液压囊（46），安装压力室顶盖（8），密封压力室；安装轴向传力杆（10），通过摇动压力室底座（6）上的粗调手柄（24）和细调手柄（23）使轴向传力杆（10）与试样帽（34）接触，并固定好轴向位移传感器（11）与压力室顶盖（8）接触。
5.根据权利要求3中所述方法，其特征在于，S3中装样在橡皮膜（31）内侧涂一层滑石粉。
CN201911301068.2A 2019-12-17 2019-12-17 一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法 Expired - Fee Related CN110887738B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911301068.2A CN110887738B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911301068.2A CN110887738B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110887738A CN110887738A (zh) 2020-03-17
CN110887738B true CN110887738B (zh) 2022-07-15

Family

ID=69752211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911301068.2A Expired - Fee Related CN110887738B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110887738B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111458233B (zh) * 2020-04-22 2022-09-02 台州学院 用于地基湿陷性评定的勘察装置
CN112964569A (zh) * 2021-02-19 2021-06-15 河南城建学院 全自动温控真三轴仪
CN113640132A (zh) * 2021-08-10 2021-11-12 香港科技大学 一种能够用于ct原位扫描的吸力可控非饱和三轴实验系统
CN113865984B (zh) * 2021-08-19 2022-11-25 中国原子能科学研究院 适用于放射性管状样品的真空/惰性气体保护试验装置
CN113702210A (zh) * 2021-09-03 2021-11-26 西北大学 一种考虑增湿作用的黄土三轴剪切蠕变仪及试验方法
CN114184485B (zh) * 2021-11-30 2023-08-29 长安大学 可孔内原位测量黄土各向异性变形参数的设备及使用方法
CN114544412B (zh) * 2022-04-26 2022-07-15 矿冶科技集团有限公司 一种柔性加围压机械破岩试验装置
CN115508219A (zh) * 2022-09-28 2022-12-23 重庆交通大学 一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置及方法
CN115452613A (zh) * 2022-10-08 2022-12-09 青岛理工大学 带有冲刷测控系统的非饱和土直剪仪

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101169356A (zh) * 2007-11-15 2008-04-30 西安理工大学 一种三向独立加载压力室结构的真三轴仪
CN103226081A (zh) * 2013-04-08 2013-07-31 西安理工大学 一种非饱和土的真三轴仪
CN103245566A (zh) * 2013-04-19 2013-08-14 西安理工大学 一种轴向滚动限位板的平面应变三轴仪
CN203981507U (zh) * 2014-06-19 2014-12-03 河海大学 一种新型平面应变固结试验装置
WO2018113063A1 (zh) * 2016-12-20 2018-06-28 东北大学 一种高压真三轴硬岩恒温时效破裂试验装置及方法
CN109443869A (zh) * 2018-10-30 2019-03-08 陈正汉 一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101169356A (zh) * 2007-11-15 2008-04-30 西安理工大学 一种三向独立加载压力室结构的真三轴仪
CN103226081A (zh) * 2013-04-08 2013-07-31 西安理工大学 一种非饱和土的真三轴仪
CN103245566A (zh) * 2013-04-19 2013-08-14 西安理工大学 一种轴向滚动限位板的平面应变三轴仪
CN203981507U (zh) * 2014-06-19 2014-12-03 河海大学 一种新型平面应变固结试验装置
WO2018113063A1 (zh) * 2016-12-20 2018-06-28 东北大学 一种高压真三轴硬岩恒温时效破裂试验装置及方法
CN109443869A (zh) * 2018-10-30 2019-03-08 陈正汉 一种非饱和土多功能三轴仪及其制样装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
湿陷性黄土的增湿湿陷及渗透变形特性试验研究;苗贺朝;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20190115(第12期);第9-11、27-31页 *
真三轴条件下Q3黄土的屈服特性研究;方瑾瑾 等;《岩石力学与工程学报》;20160930;第35卷(第9期);第1936-1944页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110887738A (zh) 2020-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110887738B (zh) 一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法
CN108181220B (zh) 一种室内同时测试不同压力下粗粒土水平向及竖向饱和渗透系数的试验装置
CN110927038B (zh) 土体土水特征曲线及渗透系数测试的试验装置及试验方法
CN109342150B (zh) 一种用于含气土样固结试验与渗透试验的试验装置及方法
US7882726B2 (en) Compression vacuapore for determination of pore structure characteristics of hydrophobic materials under compressive stress
CN109060543B (zh) 直接测量三轴试验橡皮膜嵌入量的装置及其测量方法
CN204649538U (zh) 一种围压、孔压条件下岩石三轴声发射实验装置
CN111255471B (zh) 多工况土压平衡盾构渣土工作性测试模拟试验系统
CN102809641A (zh) 无扰动可控制饱和的土样膨胀力测试装置
CN107941604B (zh) 一种含气土的固结试验装置及试验方法
JPH07198583A (ja) 透水性測定装置並びにこれを使用する透水性測定方法
CN107543756B (zh) 一种三轴试验中模拟降雨湿化的试验装置及试验方法
CN111413263B (zh) 非饱和土水气运动联合测定三轴仪
CN101865811B (zh) 一种用于测定非饱和土渗透系数的方法
CN108982325A (zh) 地下防污屏障材料化学相容性测试装置及方法
CN112198080B (zh) 考虑动载和侧限的快速测量土水特征曲线的装置及方法
CN114062657A (zh) 一种非饱和状态下的岩土体干湿循环试验系统及方法
CN214174090U (zh) 煤岩各向异性吸附膨胀及渗透率测试装置
CN116297081A (zh) 非饱和土水气运动联合测定压缩仪及测定方法
CN115979880B (zh) 一种测试低应力环境下的近地表土壤持水曲线装置及方法
CN208721546U (zh) 一种地下防污屏障材料化学相容性测试装置
CA2478429A1 (en) Flexible membrane encapsulated strain measurement instrument and method of manufacture
CN108507930B (zh) 直接测量软粘土不同固结压力下三向渗透系数的试验装置
CN111307688A (zh) 一种测定水泥土渗透变形的试验系统及方法
CN210180875U (zh) 一种黏土矿物定向水化膨胀率测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220715

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee