CN214952668U - 自吸式循环三轴接触补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了自吸式循环三轴接触补偿装置，包括三轴试样，所述三轴试样底端设置有试样底座，所述三轴试样顶端设置有三轴试样帽，所述三轴试样帽顶端设置有接触密封膜，且所述三轴试样帽表面设置有O型密封圈，所述接触密封膜顶端外侧设置有加载活塞，所述加载活塞底端表面开设有真空管道，所述真空管道内侧设置有真空管，所述真空管一端设置有真空泵，且所述真空管中部设置有第二阀门，所述加载活塞一侧设置有围压管；通过设计了三轴试样、三轴试样帽、试样底座、接触密封膜、真空泵、真空管、围压管、第一阀门、第二阀门、加载活塞、气压调节阀，最大程度地保证了饱和的三轴试样在受剪前的等向固结特性，保证了液化实验的准确性。

Description

自吸式循环三轴接触补偿装置

技术领域

本实用新型涉及三轴接触补偿装置技术领域，特别是涉及自吸式循环三轴接触补偿装置。

背景技术

土壤液化，就是在快速循环振动作用下，饱和砂土孔隙水来不及排除土体而水压力急速升高打散砂土骨架的现象。在强地震作用下，孔隙水压力往往能升高达到给定土层的上覆盖有效应力。此时，土体颗粒间传递的有效应力接近零，土体表现出‘液体流动’的力学特性，产生土体大变形严重危害地下管线、地表建筑的安全，在土工实验室中，循环三轴剪切实验可以模拟等幅交替变化的地震荷载，但是循环三轴剪切实验中，三轴试样帽往往由高强度金属材料制成，在试样接近或达到液化快速变形时，大质量的金属试样帽产生的附加惯性力将额外抑制土壤变形及液化现象的产生，严重影响对土体液化趋势的判断，在试样后续等向固结的过程中，试样帽的一部分面积与加载活塞重叠，导致试样轴向受力明显小于径向受力，难以达到等向固结的实验要求，需要特殊的实验装置加以弥补，为此我们提出自吸式循环三轴接触补偿装置。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供自吸式循环三轴接触补偿装置，通过设计了三轴试样、三轴试样帽、试样底座、接触密封膜、真空泵、真空管、围压管、第一阀门、第二阀门、加载活塞、气压调节阀，最大程度地保证了饱和的三轴试样在受剪前的等向固结特性，保证了液化实验的准确性，相较于传统的三轴接触方式，本装置的三轴试样在应力历史中所受最大的轴向扰动值仅为第一步中产生、第二第三步中维持的接触力，该接触力一般为几十牛顿，其数量级远远小于土体自身强度，可忽略不计。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：自吸式循环三轴接触补偿装置，包括三轴试样，所述三轴试样底端设置有试样底座，所述三轴试样顶端设置有三轴试样帽，所述三轴试样帽顶端设置有接触密封膜，且所述三轴试样帽表面设置有O型密封圈，所述接触密封膜顶端外侧设置有加载活塞，所述加载活塞底端表面开设有真空管道，所述真空管道内侧设置有真空管，所述真空管一端设置有真空泵，且所述真空管中部设置有第二阀门，所述加载活塞一侧设置有围压管，所述围压管中部设置有第一阀门，且所述围压管一端设置有气压调节阀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述接触密封膜内部涂抹高性能密封胶。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述三轴试样帽为低密度的树脂材料制成。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述真空管与围压管外侧均设置有快速接口，且所述快速接口外侧设置有密封圈。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述三轴试样底部设置有力传感器。

与现有技术相比，本实用新型能达到的有益效果是：

通过设计了三轴试样、三轴试样帽、试样底座、接触密封膜、真空泵、真空管、围压管、第一阀门、第二阀门、加载活塞、气压调节阀，最大程度地保证了饱和的三轴试样在受剪前的等向固结特性，保证了液化实验的准确性，相较于传统的三轴接触方式，本装置的三轴试样在应力历史中所受最大的轴向扰动值仅为第一步中产生、第二第三步中维持的接触力，该接触力一般为几十牛顿，其数量级远远小于土体自身强度，可忽略不计。

附图说明

图1为本实用新型的整体在剪切前的设置结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图；

图3为本实用新型的三轴试样帽结构示意图；

其中：1、三轴试样；2、三轴试样帽；3、试样底座；4、接触密封膜；5、真空泵；6、真空管；7、围压管；8、第一阀门；9、第二阀门；10、真空管道；11、加载活塞；12、O型密封圈；13、气压调节阀。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例:

如图2所示，自吸式循环三轴接触补偿装置，包括三轴试样1，三轴试样1底端设置有试样底座3，三轴试样1顶端设置有三轴试样帽2，三轴试样帽2顶端设置有接触密封膜4，且三轴试样帽2表面设置有O型密封圈12，接触密封膜4顶端外侧设置有加载活塞11，加载活塞11底端表面开设有真空管道10，真空管道10内侧设置有真空管6，真空管6一端设置有真空泵5，且真空管6中部设置有第二阀门9，加载活塞11一侧设置有围压管7，围压管7中部设置有第一阀门8，且围压管7一端设置有气压调节阀13；

在使用给定的实验室制样方法完成土体重塑之后，接触密封膜4将被小心地放置在三轴试样帽2上，三轴试样帽2和加载活塞11的刚性连接将在固结过程完成后通过在接触密封膜4内部施加强真空的方式完成，三轴试样帽2与加载活塞11不需要初始连接；在排水固结的过程中，三轴试样帽2可在轴向充分受力，确保了三轴试样1在轴向和径向等幅受力，实现了土体等向固结的液化基本实验要求；当装置在试样固结和接触连接时将采取如下方式：第一步，在封闭三轴腔室之后，围压管7和真空管6通过快速接口形成连通器并与气压调节阀13连接，通过气压调节阀13升高腔室气压力达到固结土体的目的，控制仪器伺服装置缓慢下降加载活塞11，直至与三轴试样帽2接触，在此过程中，接触密封膜4中空气被缓慢下降的加载活塞11挤压，产生一定的附加气压力，但由于真空管6与围压管7已预先形成连通器，气压调节阀13将自动消散由加载活塞11在接触接触密封膜4中缓慢移动产生的任何附加气压力，强制三轴试样1在轴向和径向受到等幅值的压应力，保证了三轴试样1的等向固结特性；第二步，控制仪器伺服装置维持第一步中产生的接触力，保证三轴试样1与加载活塞11在此步骤中的持续接触，关闭第一阀门8保证气压调节阀13仅控制真空管6及接触密封膜4内部，通过气压调节阀13缓慢下降接触接触密封膜4中的固结气压直至达到外界大气压，在此过程中需要注意的是：由于接触密封膜4的高气密性使真空管6形成了独立的气压体系，真空管6中的固结气压释放并不会影响三轴腔室内气压力大小，即使真空管6中的固结气压被缓慢释放，三轴试样1轴向的固结压力将被加载活塞11通过力控制的方式补充维持，因此三轴试样1保持等向固结状态，在制样过程中人为产生的三轴试样1不水平性将在此步骤总被加载活塞11强制矫正；第三步，继续通过伺服装置维持三轴试样帽2与加载活塞11的稳定接触，继而利用高性能真空泵5在真空管6中渐进施加强真空连接加载活塞11和三轴试样帽2，需要注意的是，真空泵5将在余下剪切过程中保持运转状态，维持实验过程中恒定的三轴试样1与加载活塞11接触，最后，在施加剪切荷载前，打开第一阀门8，气压调节阀13提供剪切过程中三轴试样1所需腔室压力，伺服装置中维持的接触力可以缓慢归零；通过设计了三轴试样1、三轴试样帽2、试样底座3、接触密封膜4、真空泵5、真空管6、围压管7、第一阀门8、第二阀门9、加载活塞11、气压调节阀13，最大程度地保证了饱和的三轴试样1在受剪前的等向固结特性，保证了液化实验的准确性，相较于传统的三轴接触方式，本装置的三轴试样1在应力历史中所受最大的轴向扰动值仅为第一步中产生、第二第三步中维持的接触力，该接触力一般为几十牛顿，其数量级远远小于土体自身强度，可忽略不计。

在其他实施例中，本实施例公开了接触密封膜4，请如图2所示，接触密封膜4内部涂抹高性能密封胶；有效的加强了接触密封膜4的气密性。

在其他实施例中，本实施例公开了三轴试样帽2，请如图2所示，三轴试样帽2为低密度的树脂材料制成；有效降低了三轴试样帽2在液化大变形阶段产生的负面惯性力的影响。

在其他实施例中，本实施例公开了快速连接口，请如图2所示，真空管6与围压管7外侧均设置有快速接口，且快速接口外侧设置有密封圈；使得真空管6与围压管7可以迅速连接形成封闭连通器，自动消散实验过程中可能产生的附加气应力。

在其他实施例中，本实施例公开了三轴试样1，请如图2所示，三轴试样1底部设置有力传感器；便于精准的测量三轴试样1与加载活塞11接触后产生的接触力。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.自吸式循环三轴接触补偿装置，包括三轴试样(1)，其特征在于：所述三轴试样(1)底端设置有试样底座(3)，所述三轴试样(1)顶端设置有三轴试样帽(2)，所述三轴试样帽(2)顶端设置有接触密封膜(4)，且所述三轴试样帽(2)表面设置有O型密封圈(12)，所述接触密封膜(4)顶端外侧设置有加载活塞(11)，所述加载活塞(11)底端表面开设有真空管道(10)，所述真空管道(10)内侧设置有真空管(6)，所述真空管(6)一端设置有真空泵(5)，且所述真空管(6)中部设置有第二阀门(9)，所述加载活塞(11)一侧设置有围压管(7)，所述围压管(7)中部设置有第一阀门(8)，且所述围压管(7)一端设置有气压调节阀(13)。

2.根据权利要求1所述的自吸式循环三轴接触补偿装置，其特征在于：所述接触密封膜(4)内部涂抹高性能密封胶。

3.根据权利要求1所述的自吸式循环三轴接触补偿装置，其特征在于：所述三轴试样帽(2)为低密度的树脂材料制成。

4.根据权利要求1所述的自吸式循环三轴接触补偿装置，其特征在于：所述真空管(6)与围压管(7)外侧均设置有快速接口，且所述快速接口外侧设置有密封圈。

5.根据权利要求1所述的自吸式循环三轴接触补偿装置，其特征在于：所述三轴试样(1)底部设置有力传感器。

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