CN219512008U - 一种桩土界面温控三轴试验设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种桩土界面温控三轴试验设备，包括试验组件，包括筒体、顶盖、围压水桶、封盖、伺服控制件、土样件以及温控件，所述顶盖设置于所述筒体顶部，所述围压水桶固定于所述筒体内，所述封盖设置于所述围压水桶顶部，所述伺服控制件设置于所述筒体内底壁以及所述顶盖底部，所述土样件设置于所述围压水桶内，所述温控件设置于所述围压水桶内。本实用新型通过试验组件的设置使其能够在试验的过程中综合计算试样桩‑土界面剪切变形过程中的应力应变关系，以及对比不同应变幅值下的桩、土温度差值，计算获得桩土界面的接触热阻，然后通过安装组件使得围压水桶的拆装更加方便，密封效果更加好。
Description
技术领域
本实用新型涉及桩土界面三轴试验技术领域，特别是一种桩土界面温控三轴试验设备。
背景技术
三轴压缩试验是指有侧限压缩和剪力试验，使用的仪器为三轴剪力仪(亦称三轴压缩仪)，三轴剪力仪的核心部分是三轴压力室，并配备有轴压系统、侧压系统和孔隙水压力测读系统等，试验用的土样为圆柱形，现有技术中的三轴试验设备难以测量桩-土界面剪切变形过程中的应力应变关系，以及对比不同应变幅值下的桩、土温度差值和接触热阻，存在一定的不便，同时其围压水箱的固定方式较为传统，拆装时需要用到多个工具，较为繁琐。
实用新型内容
实用新型目的：鉴于上述和/或现有的桩土界面三轴试验设备中存在的问题，提出了本实用新型。本实用新型所要解决的问题在于现有技术中的三轴试验设备难以测量桩-土界面剪切变形过程中的应力应变关系，以及对比不同应变幅值下的桩、土温度差值和接触热阻，存在一定的不便，同时其围压水箱的固定方式较为传统，拆装时需要用到多个工具，较为繁琐。
技术方案：本实用新型的桩土界面温控三轴试验设备，其包括，试验组件，包括筒体、顶盖、围压水桶、封盖、伺服控制件、土样件以及温控件，所述顶盖设置于所述筒体顶部，所述围压水桶固定于所述筒体内，所述封盖设置于所述围压水桶顶部，所述伺服控制件设置于所述筒体内底壁以及所述顶盖底部，所述土样件设置于所述围压水桶内，所述温控件设置于所述围压水桶内；以及，安装组件，设置于所述围压水桶与所述封盖之间，包括承接板、导向件、紧固件以及密封圈，所述承接板固定于所述围压水桶两侧顶部，所述导向件设置于所述封盖底部两侧，所述紧固件设置于所述承接板上，所述密封圈固定于所述围压水桶顶部。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述伺服控制件包括第一螺纹杆、压力传感器、位移计以及面板，所述第一螺纹杆设置于所述筒体内底壁以及顶盖底部，所述压力传感器固定于所述第一螺纹杆端部，所述面板固定于所述压力传感器上，所述位移计固定于所述面板一侧，且位于所述压力传感器两侧。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述伺服控制件还包括撑杆，其固定于顶部所述面板底部，且底端延伸至所述围压水桶内。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述土样件包括安装座以及承接座，所述安装座固定于所述围压水桶内底壁，所述承接座固定于底部所述面板顶部。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述土样件还包括混凝土桩以及土体，所述混凝土桩固定于所述承接座顶部，所述土体固定于所述安装座顶部。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述土样件还包括橡皮膜，其固定于所述土体外侧。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述温控件包括第一换热管以及第二换热管，所述第一换热管位于所述围压水桶内，所述第二换热管位于所述混凝土桩内。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述封盖底部开设有密封槽，所述密封圈位于所述密封槽内。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述导向件包括导向块，其固定于所述封盖底部两侧，所述承接板上开设有导向槽，所述导向块滑动于所述导向槽内。
作为本实用新型所述桩土界面三轴试验设备的一种优选方案，其中：所述紧固件包括螺纹环、第二螺纹杆、导向环以及导向杆，所述螺纹环位于所述承接板下方，所述第二螺纹杆滑动于所述封盖两侧，所述导向环固定于所述螺纹环两侧，所述导向杆固定于所述承接板底部两侧，且滑动于所述导向环内。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点为：该设备通过试验组件的设置使其能够在试验的过程中综合计算试样桩-土界面剪切变形过程中的应力应变关系，以及对比不同应变幅值下的桩、土温度差值，计算获得桩土界面的接触热阻，然后通过安装组件使得围压水桶的拆装更加方便，密封效果更加好。
附图说明
图1为桩土界面三轴试验设备的整体结构图；
图2为桩土界面三轴试验设备的整体结构剖面图；
图3为桩土界面三轴试验设备的紧固件结构图；
图4为桩土界面三轴试验设备的封盖另一个视角图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
参照图1和图2，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种桩土界面温控三轴试验设备，桩土界面三轴试验设备包括试验组件100和安装组件200，试通过验组件100对桩土界面进行检测，再通过安装组件200提高围压水的密封性以及拆装的便利性。
具体的，试验组件100，包括筒体101、顶盖102、围压水桶103、封盖104、伺服控制件105、土样件106以及温控件107，顶盖102设置于筒体101顶部，围压水桶103固定于筒体101内，封盖104设置于围压水桶103顶部，伺服控制件105设置于筒体101内底壁以及顶盖102底部，土样件106设置于围压水桶103内，温控件107设置于围压水桶103内。
筒体101呈圆柱形，顶盖102可通过螺丝等方式固定在筒体101顶部，围压水桶103用来放置围压水，给桩土施加一定的压力，封盖104用来防止围压水桶103内的水在试验的过程中发生泄漏等情况，伺服控制件105设置有两个，分别位于围压水桶103的顶部和底部，且筒体101的底部和顶盖102的顶部均设有伺服电机，用来对伺服控制件105的压力进行控制，土样件106用来安装土样，再通过温控件107来控制围压水桶103内水的温度以及土样件106内土样的温度。
安装组件200，设置于围压水桶103与封盖104之间，包括承接板201、导向件202、紧固件203以及密封圈204，承接板201固定于围压水桶103两侧顶部，导向件202设置于封盖104底部两侧，紧固件203设置于承接板201上，密封圈204固定于围压水桶103顶部。
承接板201呈扇形，当安装封盖104时，承接板201顶部与封盖104底部接触，并通过导向件202对封盖104导向，提高其安装的准确性，再通过紧固件203对封盖104进行固定，使其拆装效率更加高，同时，通过密封圈204提高封盖104与围压水桶103之间的密封性，避免在试验过程中围压水发生泄漏等情况。
实施例2
参照图2和图3，为本实用新型第二个实施例，本实施例基于上一个实施例。
具体的，伺服控制件105包括第一螺纹杆105a、压力传感器105b、位移计105c以及面板105d，第一螺纹杆105a设置于筒体101内底壁以及顶盖102底部，压力传感器105b固定于第一螺纹杆105a端部，面板105d固定于压力传感器105b上，位移计105c固定于面板105d一侧，且位于压力传感器105b两侧。
压力传感器105b的型号为MEAS M5600，位移计105c的型号为SZDG-NXXXJ，筒体101的底部和顶盖102的顶部均设有伺服电机，该伺服电机控制第一螺纹杆105a的转动和伸缩，从而调节压力传感器105b的压力，位移计105c用来测量位移量和压力值。
伺服控制件105还包括撑杆105e，其固定于顶部面板105d底部，且底端延伸至围压水桶103内。
撑杆105e的底端与桩的顶端接触，用来调节顶部第一螺纹杆105a对桩的压力。
土样件106包括安装座106a以及承接座106b，安装座106a固定于围压水桶103内底壁，承接座106b固定于底部面板105d顶部。
安装座106a中部呈空心状，其顶部设置有凹槽，用来放置土样，承接座106b会给底部的面板105d施加压力。
土样件106还包括混凝土桩106c以及土体106d，混凝土桩106c固定于承接座106b顶部，土体106d固定于安装座106a顶部。
混凝土桩106c固定在承接座106b上，且顶部向上延伸至与撑杆105e接触，土体106d包覆在混凝土桩106c外侧。
土样件106还包括橡皮膜106e，其固定于土体106d外侧。
橡皮膜106e用来隔绝围压水，防止其渗透入土体106d和混凝土桩106c内。
温控件107包括第一换热管107a以及第二换热管107b，第一换热管107a位于围压水桶103内，第二换热管107b位于混凝土桩106c内。
第一换热管107a与外部土体恒温水槽相连，用来调节围压水桶103内水的温度，第二换热管107b与外部桩体恒温水槽相邻，用来调节混凝土桩106c的温度。
在使用时，首先通过底部伺服电机和第一螺纹杆105a将底部面板105d平面调整到与围压水桶103地面齐平，而后将混凝土桩106c从模具中倒扣放置于承接座106b上，并将土体106d放置在安装座106a上，然后，依次安装底部橡皮膜106e、顶部外圈环形橡皮膜106e和顶部内圈圆形橡皮膜106e卡箍；最后安放封盖104，并注入纯净水。
温度控制，首先，将混凝土桩106c和土体106d静置12h，并对压力室内混凝土桩106c和土体106d、围压水温度进行量测，并进行归一化处理；而后，分别开启土体恒温槽与桩体恒温槽循环水，并通过第一换热管107a和第二换热管107b调整温度，使得混凝土桩106c度与土体106d温度控制在设定的温度范围内。
围压控制，将围压水桶103的水压调整至设计值，此时，在围压水桶103水压的作用下，混凝土桩106c顶部会产生下压的水压力，底部伺服控制件设置为位移控制模型，限定底部基座的位移量为0，并量测压力值。
剪切测试，底部伺服控制件的面板105d缓慢向下移动，同时，顶部伺服控制件缓慢下压混凝土桩106c，使得混凝土桩106c和土体106d界面产生竖向剪切变形，依据顶部和底部伺服控制件的压力传感器105b、位移计105c以及围压测试结果，综合计算试样桩-土界面剪切变形过程中的应力-应变关系，此外，对比不同应变幅值下的桩、土温度差值，计算获得桩土界面的接触热阻，该计算过程为电脑自动计算，为现有技术，在此不做赘述。
实施例3
参照图2～图4，为本实用新型第三个实施例，该实施例基于前两个实施例。
具体的，封盖104底部开设有密封槽S，密封圈204位于密封槽S内。
密封槽S和密封圈204的设置用来提高封盖104与围压水桶103之间的密封性，避免在试验的过程中发生漏水等现象。
导向件202包括导向块202a，其固定于封盖104底部两侧，承接板201上开设有导向槽V，导向块202a滑动于导向槽V内。
每侧的导向块202a均设置有两个，通过导向块202a和导向槽V对封盖104进行导向和限位，防止其在安装的过程中发生偏移等情况，提高其安装效率。
紧固件203包括螺纹环203a、第二螺纹杆203b、导向环203c以及导向杆203d，螺纹环203a位于承接板201下方，第二螺纹杆203b滑动于封盖104两侧，导向环203c固定于螺纹环203a两侧，导向杆203d固定于承接板201底部两侧，且滑动于导向环203c内。
螺纹环203a能够上下移动，在将封盖104安装在围压水桶103上时，手动转动第二螺纹杆203b，通过第二螺纹杆203b带动螺纹环203a向上移动，且第二螺纹杆203b与封盖104之间设置有垫片，当螺纹环203a向上移动至与承接板201接触时，第二螺纹杆203b继续转动，并通过垫片和螺纹环203a起到夹持紧固的作用，且第二螺纹杆203b顶端设有十字凸块，方便工作人员手动转动，在螺纹环203a上下移动的过程中，通过导向环203c和导向杆203d对其进行限位，防止其在上下移动的过程中发生转动等情况。
Claims (10)
1.一种桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：包括，
试验组件(100)，包括筒体(101)、顶盖(102)、围压水桶(103)、封盖(104)、伺服控制件(105)、土样件(106)以及温控件(107)，所述顶盖(102)设置于所述筒体(101)顶部，所述围压水桶(103)固定于所述筒体(101)内，所述封盖(104)设置于所述围压水桶(103)顶部，所述伺服控制件(105)设置于所述筒体(101)内底壁以及所述顶盖(102)底部，所述土样件(106)设置于所述围压水桶(103)内，所述温控件(107)设置于所述围压水桶(103)内；以及，
安装组件(200)，设置于所述围压水桶(103)与所述封盖(104)之间，包括承接板(201)、导向件(202)、紧固件(203)以及密封圈(204)，所述承接板(201)固定于所述围压水桶(103)两侧顶部，所述导向件(202)设置于所述封盖(104)底部两侧，所述紧固件(203)设置于所述承接板(201)上，所述密封圈(204)固定于所述围压水桶(103)顶部。
2.根据权利要求1所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述伺服控制件(105)包括第一螺纹杆(105a)、压力传感器(105b)、位移计(105c)以及面板(105d)，所述第一螺纹杆(105a)设置于所述筒体(101)内底壁以及顶盖(102)底部，所述压力传感器(105b)固定于所述第一螺纹杆(105a)端部，所述面板(105d)固定于所述压力传感器(105b)上，所述位移计(105c)固定于所述面板(105d)一侧，且位于所述压力传感器(105b)两侧。
3.根据权利要求2所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述伺服控制件(105)还包括撑杆(105e)，其固定于顶部所述面板(105d)底部，且底端延伸至所述围压水桶(103)内。
4.根据权利要求2或3所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述土样件(106)包括安装座(106a)以及承接座(106b)，所述安装座(106a)固定于所述围压水桶(103)内底壁，所述承接座(106b)固定于底部所述面板(105d)顶部。
5.根据权利要求4所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述土样件(106)还包括混凝土桩(106c)以及土体(106d)，所述混凝土桩(106c)固定于所述承接座(106b)顶部，所述土体(106d)固定于所述安装座(106a)顶部。
6.根据权利要求5所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述土样件(106)还包括橡皮膜(106e)，其固定于所述土体(106d)外侧。
7.根据权利要求6所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述温控件(107)包括第一换热管(107a)以及第二换热管(107b)，所述第一换热管(107a)位于所述围压水桶(103)内，所述第二换热管(107b)位于所述混凝土桩(106c)内。
8.根据权利要求5、6和7任一项所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述封盖(104)底部开设有密封槽(S)，所述密封圈(204)位于所述密封槽(S)内。
9.根据权利要求8所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述导向件(202)包括导向块(202a)，其固定于所述封盖(104)底部两侧，所述承接板(201)上开设有导向槽(V)，所述导向块(202a)滑动于所述导向槽(V)内。
10.根据权利要求9所述的桩土界面温控三轴试验设备，其特征在于：所述紧固件(203)包括螺纹环(203a)、第二螺纹杆(203b)、导向环(203c)以及导向杆(203d)，所述螺纹环(203a)位于所述承接板(201)下方，所述第二螺纹杆(203b)滑动于所述封盖(104)两侧，所述导向环(203c)固定于所述螺纹环(203a)两侧，所述导向杆(203d)固定于所述承接板(201)底部两侧，且滑动于所述导向环(203c)内。
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