CN113203622A - 一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统,其技术要点包括测量单元，测量单元包括两根直杆和两个伸缩件，两根直杆相对设置，两伸缩件对向分布且分别连接于两直杆的两端部，至少一个伸缩件为可伸缩的位移测量传感机构，所述两直杆上均朝内侧设置有用于顶住试样的卡件机构，该三轴试样径向位移实时测量系统能够解决背景技术中存在的问题，方便搭建又不失测量准确度的装置，成本较低安装方便，能够测量不同尺寸的三轴试样。
Description
技术领域
本发明涉及土工室内试验技术领域，具体是一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统。
背景技术
室内试验是研究岩土体力学特性的重要手段，而土体在压缩及剪切过程中体积变化的准确量测对于评价岩土材料试样的变形及剪切力学特性至关重要。由于饱和土空隙充满孔隙水，因此可通过量孔隙水体积变化来量测饱和土体积变形，然而对于非饱和土，土体孔隙中同时存在孔隙水和孔隙气，孔隙水体积的变化不能够反映非饱和土的体积变化，而孔隙气体体积变化又难以测量，因此需要通过直接测量的办法来确定非饱和土试样体积变化。此外，在研究岩土材料各向异性时，通过孔隙水体积所测得饱和土体变无法直接反应试样在轴向和径向两个方向的变形差异。
现有的对于非饱和土室内试验体变的量测多为间接量测(如：三轴双腔)，通过量测围压腔内水体积的变化来测量三轴试样体积变化，实验系统复杂，对操作人员要求较高，且在体变较小时量测精度较低。也有部分系统通过量测试样的轴向和径向位移实现体变量测，而径向位移传感器的安装时准确测径向位移的基础，现有的径向位移传感器的位置并不能保证真正反映试样径向变化。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，该系统能够解决背景技术中存在的问题，方便搭建又不失测量准确度的系统，成本较低安装方便，能够测量不同尺寸的三轴试样。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，括测量单元，测量单元包括两根直杆和两个伸缩件，两根直杆相对设置，两伸缩件对向分布且分别连接于两直杆的两端部，至少一个伸缩件为可伸缩的位移测量传感机构，所述两直杆上均朝内侧设置有用于顶住试样的卡件机构。
进一步的，所述直杆穿过伸缩件端部的插孔并采用螺栓锁紧。
进一步的，所述伸缩件包括空心套筒、连杆和连杆锚固头，所述连杆一端插入空心套筒内部，另一端与连杆锚固头固定连接，所述连杆的直径与空心套筒内径相等，所述连杆能够在空心套筒内自由伸缩。
进一步的，所述位移测量传感机构包括可承压位移传感器、可承压位移传感器锚固头、传感器触针、传感器触针锚固头，所述传感器触针一端插入可承压位移传感器，另一端与传感器触针锚固头固定连接，所述可承压位移传感器与可承压位移传感器锚固头固定连接，所述传感器触针能够在可承压位移传感器内自由伸缩。
进一步的，所述卡件机构包括弧形吸盘和弧形吸盘套管，所述弧形吸盘与弧形吸盘套管固定连接，所述弧形吸盘套管套在直杆上。
进一步的，所述测量单元外围设置有支架机构，所述支架机构与测量单元可拆卸连接，所述支架机构包括固定架、滑移组件和紧箍组件，所述固定架与滑移组件可拆卸连接，所述滑移组件能够夹住测量单元进行移动，所述紧箍组件与固定架底端通过螺纹杆连接，所述紧箍组件能够夹住三轴试样的基座。
进一步的，所述固定架包括四个底座以及设置在底座上的立杆，所述立杆与底座固定连接，所述立杆上开设有凹槽，所述凹槽在立杆垂直方向上均匀分布。
进一步的，所述滑移组件包括轨道和卡环夹，所述卡环夹与轨道可滑动连接，所述轨道与凹槽卡接，所述卡环夹能够夹住测量单元，沿着轨道的长度方向上左右移动。
进一步的，所述紧箍组件包括四个弧形块以及设置在相邻弧形块之间的合页，所述合页与弧形块固定连接，合页的转动可以带动相邻弧形块形成开合角度，相对的弧形块之间通过伸缩绳固定，弧形块外边面设置有弧形钩，相邻的弧形块上设置有立柱，立柱上缠绕着伸缩绳，所述伸缩绳能够挂在弧形钩上。
本发明的有益效果：
1、在三轴试样轴向上设置有测量单元，将卡件机构顶住三轴试样上，当三轴试样体积发生变化，卡件机构会随着三轴试样的变化，传感器触针在可承压径向位移传感器内伸长，连杆也在空心套管内伸长，弧形吸盘之间的距离变化与传感器触针在可承压径向位移传感器的距离变化是等同的，所以可承压径向位移传感器的读数即为三轴试样的径向位移变量，能够实现对于该位置的径向位移量进行实时监测。
2、在三轴试样设置有固定架，在固定架轴向上安装多个测量单元能够检测到三轴试样上每个位置的径向位移量，或是想检测三轴试样上任一位置，也可将测量单元在固定架上调整位置进行检测，对所测位置处的试样径向位移准确测量。
附图说明
图1为测量单元的俯视图；
图2为径向位移量实时测量系统的立体结构示意图；
图3为图2中支架机构的正视图；
图4为图3中紧箍组件的俯视图。
附图标记：1、测量单元；2、直杆；3、伸缩件；31、空心套筒；32、连杆；33、连杆锚固头；4、位移测量传感机构；41、可承压位移传感器；42、可承压位移传感器锚固头；43、传感器触针；44、传感器触针锚固头；5、卡件机构；51、弧形吸盘；52、弧形吸盘套管；6、支架机构；7、固定架；71、底座；72、立杆；721、凹槽；8、滑移组件；81、轨道；82、卡环夹；9、紧箍组件；91、弧形块；92、合页；93、弧形钩；94、立柱；95、伸缩绳；10、螺纹杆。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
参照图1至图4所示，本实施例1的一种检测土工三轴试样径向位移量实时测量系统，包括测量单元1，测量单元1包括两根直杆2和两个伸缩件3，两根直杆2相对设置，两伸缩件3对向分布且分别连接于两直杆2的两端部，至少一个伸缩件3为可伸缩的位移测量传感机构4，所述两直杆2上均朝内侧设置有用于顶住试样的卡件机构5。
在上述实施例的基础上，所述直杆2穿过伸缩件3端部的插孔并采用螺栓锁紧。
在上述实施例的基础上，所述伸缩件3包括空心套筒31、连杆32和连杆锚固头33，所述连杆32一端插入空心套筒31内部，另一端与连杆锚固头33固定连接，所述连杆32的直径与空心套筒31内径相等，所述连杆32能够在空心套筒31内自由伸缩，。
在上述实施例的基础上，所述位移测量传感机构4包括可承压位移传感器41、可承压位移传感器锚固头42、传感器触针43、传感器触针锚固头44，所述传感器触针43一端插入可承压位移传感器41，另一端与传感器触针锚固头44固定连接，所述可承压位移传感器41与可承压位移传感器锚固头42固定连接，所述传感器触针43能够在可承压位移传感器41内自由伸缩。
在上述实施例的基础上，所述卡件机构5包括弧形吸盘51和弧形吸盘套管52，所述弧形吸盘51与弧形吸盘套管52固定连接，所述弧形吸盘套管52套在直杆2上。
上述改进具体为：实施例1：如图1所示：将测量单元1套在土工三轴试样的外表面，卡件机构5对称固定在土工三轴试样的外表面，使卡件机构5粘接的地方处于同一水平上，土工三轴试样的径向发生变化时，对称卡件机构5会随着径向变化同时向外扩张，两个伸缩件3也同步向外扩张，伸缩件3移动的距离就是土工三轴试样的径向变化，两直杆2的中部位置上安装有弧形吸盘51，弧形吸盘51的形状完全贴合三轴试样的外表面，连杆32的直径与空心套筒31内径相等，连杆32能够在空心套筒31内自由移动，随着三轴试样的径向变形，会将两个直杆2上下端之间的连杆32、传感器触针43同步移动，连杆32在空心套筒31内收缩，传感器触针43在可承压位移传感器41内收缩，收缩距离就是径向变形的变化量，利用直杆2支撑搭载可承压位移传感器41，通过弧形吸盘51与三轴试样粘接，根据平行四边形对边相等原理，实现可承压位移传感器41可以测量两个弧形吸盘51之间距离变化，可承压位移传感器41的读数就是三轴试样径向位移，从而可以对三轴试样径向位移实时监测，通过测量单元1的设置能够固定在三轴试样的外表面上，能够检测一个位置上的径向变化，根据需要测试的位置将测量单位固定在三轴试样的外表面，能够实时测量该位置的径向变化。
在上述实施例的基础上，所述测量单元1外围设置有支架机构6，所述支架机构6与测量单元1可拆卸连接，所述支架机构6包括固定架7、滑移组件8和紧箍组件9，所述固定架7与滑移组件8可拆卸连接，所述滑移组件8能够夹住测量单元1进行移动，所述紧箍组件9与固定架7底端通过螺纹杆10连接，所述紧箍组件9能够夹住三轴试样的基座。
在上述实施例的基础上，其特征在于：所述固定架7包括四个底座71以及设置在底座71上的立杆72，所述立杆72与底座71固定连接，所述立杆72上开设有凹槽721，所述凹槽721在立杆72垂直方向上均匀分布。
在上述实施例的基础上，所述滑移组件8包括轨道81和卡环夹82，所述卡环夹82与轨道81可滑动连接，所述轨道81与凹槽721卡接，所述卡环夹82能够夹住测量单元1，沿着轨道81的长度方向上左右移动。
在上述实施例的基础上，所述紧箍组件9包括四个弧形块91以及设置在相邻弧形块91之间的合页92，所述合页92与弧形块91固定连接，合页92的转动可以带动相邻弧形块91形成开合角度，相对的弧形块91之间通过伸缩绳95固定，弧形块91外边面设置有弧形钩93，相邻的弧形块91上设置有立柱94，立柱94上缠绕着伸缩绳95，所述伸缩绳95能够挂在弧形钩93上。
上述改进具体为：实施例2(实施例2与上述实施例1基本相同，区别仅在于：)如图2至图4所示：当工作人员要测试更多位置的径向变化，将多个测量单元1卡接在支架机构6上，将紧箍组件9箍在三轴试样的基座上，使固定架7能够平稳且不成为测验的干扰因素，轨道81卡在凹槽721，卡环夹82的后端部卡在轨道81上，卡环夹82能够沿着轨道81的长度左右滑移，将测量单元1固定在固定架7上至少需要两条轨道81，每条轨道81上需要设置有两个卡环夹82，卡环夹82要依次夹住可承压位移传感器锚固头42、传感器触针锚固头44、空心套筒31和连杆锚固头33上，弧形吸盘51粘接在三轴试样的外表面，当三轴试样发生径向变化，长杆两端处连接的空心套筒31和传感器触针锚固头44与直杆2两端处连接的连杆锚固头33和可承压位移传感器锚固头42同步产生移动，卡环夹82会随着可承压位移传感器锚固头42、传感器触针锚固头44、空心套筒31和连杆锚固头33上的移动在轨道81上同步移动，这样固定架7上可以设置多个轨道81和卡环夹82，能够夹住多个测量单元1在多个位置上测量数据，通过支架机构6的设置，能够在支架机构6上安装多个测量单元1，能够实时检测到多个位置上的径向变化，安装方便，成本较低，能够广泛使用到各种尺寸的三轴试样上，拆卸替换部件方便。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：包括测量单元(1)，测量单元(1)包括两根直杆(2)和两个伸缩件(3)，两根直杆(2)相对设置，两伸缩件(3)对向分布且分别连接于两直杆(2)的两端部，至少一个伸缩件(3)为可伸缩的位移测量传感机构(4)，所述两直杆(2)上均朝内侧设置有用于顶住试样的卡件机构(5)。
2.根据权利要求1所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述直杆(2)穿过伸缩件(3)端部的插孔并采用螺栓锁紧。
3.根据权利要求2所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述伸缩件(3)包括空心套筒(31)、连杆(32)和连杆锚固头(33)，所述连杆(32)一端插入空心套筒(31)内部，另一端与连杆锚固头(33)固定连接，所述连杆(32)的直径与空心套筒(31)内径相等，所述连杆(32)能够在空心套筒(31)内自由伸缩。
4.根据权利要求3所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述位移测量传感机构(4)包括可承压位移传感器(41)、可承压位移传感器锚固头(42)、传感器触针(43)、传感器触针锚固头(44)，所述传感器触针(43)一端插入可承压位移传感器(41)，另一端与传感器触针锚固头(44)固定连接，所述可承压位移传感器(41)与可承压位移传感器锚固头(42)固定连接，所述传感器触针(43)能够在可承压位移传感器(41)内自由伸缩。
5.根据权利要求4所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述卡件机构(5)包括弧形吸盘(51)和弧形吸盘套管(52)，所述弧形吸盘(51)与弧形吸盘套管(52)固定连接，所述弧形吸盘套管(52)套在直杆(2)上。
6.根据权利要求1或5所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述测量单元(1)外围设置有支架机构(6)，所述支架机构(6)与测量单元(1)可拆卸连接，所述支架机构(6)包括固定架(7)、滑移组件(8)和紧箍组件(9)，所述固定架(7)与滑移组件(8)可拆卸连接，所述滑移组件(8)能够夹住测量单元(1)进行移动，所述紧箍组件与固定架(7)底端通过螺纹杆(10)连接，所述紧箍组件(9)能够夹住三轴试样的基座。
7.根据权利要求6所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述固定架(7)包括四个底座(71)以及设置在底座(71)上的立杆(72)，所述立杆(72)与底座(71)固定连接，所述立杆(72)上开设有凹槽(721)，所述凹槽(721)在立杆(72)垂直方向上均匀分布。
8.根据权利要求7所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述滑移组件(8)包括轨道(81)和卡环夹(82)，所述卡环夹(82)与轨道(81)可滑动连接，所述轨道(81)与凹槽(721)卡接，所述卡环夹(82)能够夹住测量单元(1)，沿着轨道(81)的长度方向上左右移动。
9.根据权利要求8所述的一种检测土工三轴试样径向位移实时测量系统，其特征在于：所述紧箍组件(9)包括四个弧形块(91)以及设置在相邻弧形块(91)之间的合页(92)，所述合页(92)与弧形块(91)固定连接，合页(92)的转动可以带动相邻弧形块(91)形成开合角度，相对的弧形块(91)之间通过伸缩绳(95)固定，弧形块(91)外边面设置有弧形钩(93)，相邻的弧形块(91)上设置有立柱(94)，立柱(94)上缠绕着伸缩绳(95)，所述伸缩绳(95)能够挂在弧形钩(93)上。
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