CN219737109U - 一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置 - Google Patents
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Abstract
一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，包括活塞螺旋杆、围压控制器、反压控制器、数据采集系统、计算机、承台、设于承台上的压力室，承台与压力室形成压力室内腔，压力室内腔中由下至上设有升降台、土样底座、土样、土样帽、加载帽，土样置放在土样底座与土样帽之间，升降台用于抬升土样底座对土样施加动力荷载，加载帽设于活塞螺旋杆下部，且活塞螺旋杆下部设有与加载帽连接的力传感器；土样的顶部和底部分别设有顶部弯曲元和底部弯曲元，土样底座上设有位移传感器。本实用新型能实现对弯曲元测试结果的标定，扩大仪器测试土体应变的范围，可对同一试验环境下的土体进行测试，避免土体自身差异对两种测试方法结果的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及土工试验技术领域，具体是一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置。
背景技术
目前，土体剪切模量室内试验主要分为静力、动力和波动三类。静力方法以高精度的三轴试验和循环扭剪试验为主，动力方法以动三轴和共振柱为主，波动方法以弯曲元为代表。由于弯曲元具有原理简单、操作方便、成本低、无损检测和易于移植，可直接测定土体的剪切波速等特点，近年来已被广泛应用于测试土体最大剪切模量。但弯曲元系统仅可测试土体某一状态下的最大剪切模量，无法得到剪切模量的变化过程，且结果会受到剪切波传播时间确定合理性的影响。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，能够满足对于弯曲元系统测试结果的标定以及获得土体剪切模量的变化过程的需要。
本实用新型的目的通过一下技术方案实现：
一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，包括活塞螺旋杆、围压控制器、反压控制器、数据采集系统、计算机、承台、设于承台上的压力室，承台与压力室形成压力室内腔，所述压力室内腔中由下至上设有升降台、土样底座、土样、土样帽、加载帽，土样置放在土样底座与土样帽之间，升降台用于抬升土样底座对土样施加动力荷载，加载帽和土样帽通过喇叭套连接，加载帽设于活塞螺旋杆下部，且活塞螺旋杆下部设有与加载帽连接的力传感器；土样的顶部和底部分别设有顶部弯曲元和底部弯曲元，土样底座上设有位移传感器，力传感器、顶部弯曲元、底部弯曲元和位移传感器均与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接，围压控制器用于对压力室内水施加压力，反压控制器用于对土样施加反压。
进一步的，所述喇叭套上部与加载帽连接，下部与土样帽连接。
进一步的，所述压力室包括压力室顶盖以及设于压力室顶盖下部的压力罩，压力罩开口向下刀口在承台上，活塞螺旋杆通过固定螺栓固定在压力室顶盖，所述压力室通过压力室固定螺栓与承台固定。
进一步的，所述顶部弯曲元放置在土样帽中，下部弯曲元安装在土样底座中，土样帽和土样底座均为中空结构。
进一步的，所述土样帽上设有反压进出水口和土样帽进出水口，反压进出水口通过土样帽进出水口经水管与承台上的第一阀门相连，土样帽进出水口用于施加反压及饱和试样过程中内部水的排出。
进一步的，所述土样底座上分别设有用于孔压测试的孔压测试进水口及用于饱和的饱和进出水口，孔压测试进水口和饱和进出水口分别与承台上的第二阀门和第三阀门相连，第三阀门上设有与数据采集系统连接的孔压传感器。
进一步的，所述样顶部和底部设有圆环形透水石，用于防止土颗粒通过孔压测试进水口、饱和进出水口和土样帽进出水口进入水管中而导致水管的堵塞。
进一步的，所述土样外部设有乳胶膜，乳胶膜用于将土样紧密包裹，用橡皮圈将乳胶膜分别扎紧在土样底座和土样帽上。
进一步的，所述压力室上部设有排气孔，向压力室充水时打开排气孔以保证压力室中空气排净，压力室内充满水时关闭排气孔。
本实用新型较现有技术相比，具有以下优点：
本实用新型通过弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量，可利用动三轴试验结果对弯曲元测试结果进行标定，避免受到剪切波传播时间选取对试验结果的影响；动三轴可测试土体应变范围为10-4～10-2，弯曲元可测试范围可达到10-6，因此将弯曲元根据在动三轴上可量测扩大仪器测试土体应变的范围；动三轴施加一级荷载后，土样产生变形，可立即使用弯曲元对变形后的土体进行测试，避免土体自身差异对两种测试方法结果的影响。
附图说明
图1为本实用新型的剖面图；
图2为本实用新型土样帽的平面示意图；
图3为本实用新型土样底座的平面示意图；
图4为本实用新型提供的三轴仪外部连接示意图。
图中附图标记分述如下：
1-活塞螺旋杆，2-固定螺栓，3-压力室顶盖，4-力传感器，5-连接螺栓，6-加载帽，7-喇叭套，8-土样帽，9-土样帽进出水口，10-弯曲元，11-圆环形透水石，12-土样，13-土样底座，14-孔压出水口，15-位移传感器，16-压力室固定螺栓，17-水管，18-压力罩，19-孔压测试进水口，20-第一阀门，21-第二阀门，22-孔压传感器，23-第三阀门，24-承台，25-升降台，26-力传感器信号线，27-弯曲元信号线，28-反压进出水口，29-顶部弯曲元信号线孔，30-底部弯曲元信号线孔，31-饱和进出水口，32-孔压测试进水口。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-4所示，一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，包括活塞螺旋杆1、固定螺栓2、压力室顶盖3、力传感器4、连接螺栓5、加载帽6、喇叭套7、土样帽8、土样帽进出水口9、弯曲元10、圆环形透水石11、土样12、土样底座13、孔压出水口14、位移传感器15、压力室固定螺栓16、水管17、压力罩18、孔压测试进水口19、第一阀门20、第二阀门21、孔压传感器22、第三阀门23、承台24、升降台25、力传感器信号线26、弯曲元信号线27、反压进出水口28、顶部弯曲元信号线孔29、底部弯曲元信号线孔30、饱和进出水口31、孔压测试进水口32。
动三轴上部压力室由活塞螺旋杆1连接力传感器4，通过固定螺栓2将其固定在压力室顶盖3上以测试试验过程中受到的力。加载帽6通过螺栓5分别与力传感器4和土样帽8相连，喇叭套7将加载帽6和土样帽8连接以达到对土体进行动力加载的目的。顶部弯曲元10放置在土样帽8中，土样帽8下放置圆环形透水石11，然后放置土样12。将压力室中充满无气水，通过压力室固定螺栓16将压力室与承台24固定，防止压力室中的水流出。
试样安装完成后，可通过第二阀门21进行水头饱和，以保证土样处于完全饱和状态。饱和完成后，关闭第二阀门21，通过围压控制器对压力室内水施加压力，同时可通过反压控制器经第一阀门20对试样施加反压，进一步保证试样的饱和，并通过孔压传感器22量测试验过程中试样12内部的孔隙水压力。施加围压及反压后进行试验，通过升降台25抬升土样底座13对土样施加动力荷载，其中土样底座13和土样帽8相似，均为中空结构，下部弯曲元10安装在土样底座13的中空结构中，通过位移传感器15测量升降台25的位移。底座13及土样帽8中均设置了弯曲元信号线孔，即图2、3中的顶部弯曲元信号线孔29、底部弯曲元信号线孔30，弯曲元信号线27从顶部弯曲元信号线孔29、底部弯曲元信号线孔30传出与数据采集系统连接。
如图2所示，土样帽8上设有反压进出水口28，通过土样帽进出水口9经水管17连接与第一阀门20相连，用于施加反压及饱和试样过程中内部水的排出。
如图3所示，底座13上分别设有用于孔压测试进水口32及用于饱和的进水口31，两个进水口分别与第二阀门21和第三阀门23相连。
如图2、3所示，土样12顶部和底部均设有圆环形透水石11，可防止土颗粒通过上述进水口28、31、32进入水管17中，从而导致水管17的堵塞。
如图4所示，装好土样以后，通过围压控制器对土样12施加围压，并可通过反压控制器对土体12进行反压饱和，以保证试验时土样处于完全饱和状态。
试验时，通过图1中的升降台25上下反复运动对土样12施加动力荷载，完成一次动力荷载后，土样12会产生一定的变形，利用弯曲元10测试此时土样的最大剪切模量，进行下一次的动力荷载施加，依次循环，直至土样破坏即可结束试验。
如图1所示，土样12外部设有乳胶膜，乳胶膜将土样紧密包裹，用橡皮圈将乳胶膜分别扎紧在压力室土样底座13和土样帽8上，防止压力室中的水进入土样12，并可在土样12内部施加反压进行饱和及对试验过程中土样12的变形进行测量。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：包括活塞螺旋杆、围压控制器、反压控制器、数据采集系统、计算机、承台、设于承台上的压力室，承台与压力室形成压力室内腔，所述压力室内腔中由下至上设有升降台、土样底座、土样、土样帽、加载帽，土样置放在土样底座与土样帽之间，升降台用于抬升土样底座对土样施加动力荷载，加载帽和土样帽通过喇叭套连接，加载帽设于活塞螺旋杆下部，且活塞螺旋杆下部设有与加载帽连接的力传感器；土样的顶部和底部分别设有顶部弯曲元和底部弯曲元，土样底座上设有位移传感器，力传感器、顶部弯曲元、底部弯曲元和位移传感器均与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接，围压控制器用于对压力室内水施加压力，反压控制器用于对土样施加反压。
2.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述喇叭套上部与加载帽连接，下部与土样帽连接。
3.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述压力室包括压力室顶盖以及设于压力室顶盖下部的压力罩，压力罩开口向下刀口在承台上，活塞螺旋杆通过固定螺栓固定在压力室顶盖，所述压力室通过压力室固定螺栓与承台固定。
4.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述顶部弯曲元放置在土样帽中，下部弯曲元安装在土样底座中，土样帽和土样底座均为中空结构。
5.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述土样帽上设有反压进出水口和土样帽进出水口，反压进出水口通过土样帽进出水口经水管与承台上的第一阀门相连，土样帽进出水口用于施加反压及饱和试样过程中内部水的排出。
6.根据权利要求5所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述土样底座上分别设有用于孔压测试的孔压测试进水口及用于饱和的饱和进出水口，孔压测试进水口和饱和进出水口分别与承台上的第二阀门和第三阀门相连，第三阀门上设有与数据采集系统连接的孔压传感器。
7.根据权利要求6所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述样顶部和底部设有圆环形透水石，用于防止土颗粒通过孔压测试进水口、饱和进出水口和土样帽进出水口进入水管中而导致水管的堵塞。
8.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述土样外部设有乳胶膜，乳胶膜用于将土样紧密包裹，用橡皮圈将乳胶膜分别扎紧在土样底座和土样帽上。
9.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述压力室上部设有排气孔，向压力室充水时打开排气孔以保证压力室中空气排净，压力室内充满水时关闭排气孔。
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