CN87206481U - 岩土三轴试验围压力、反压力装置 - Google Patents

Abstract

一种采用液压加压的岩土三轴试验围压力、反压力装置，其围压力系统包括电动调压筒和砝码压力计，反压力系统包括电动调压筒和压力传感器，在两系统的油压输出管路之间连接一个压差传感器。本装置结构简单，产生压力高，调节幅度大，实现反压力自动跟踪围压力，施加围压力稳定，尤其适用于三轴试验过程较长的固结排水剪切试验。

Description

岩土三轴试验围压力、反压力装置

本实用新型是一种岩土三轴试验围压力、反压力装置，特别是围压力稳定、反压力自动跟踪围压力的装置，属于土工三轴仪中应用液压加压的装置。

对岩土试样进行三轴试验，先要对试样进行反压力饱和，在这个过程中，要求反压力始终小于围压力。然后，在对试样施加试验所需的围压力时，要求围压力、反压力保持稳定。目前三轴仪中常用的加压装置有：水银加压、空气调压阀加压、油压泵加压、电动调压筒－压力传感器电路控制加压等。水银加压装置产生压力低，常发生试验人员汞中毒。空气调压阀装置耗气大，空气压缩机工作噪声大，国内研制的高压力空气调压阀装置，最大压力2.5MPa（1MPa≈10公斤力／（厘米）²），在使用中发现，如果装置的出口压力高于试验所需压力，则不能将其调回到试验压力，因此不适用于三轴试验。油压泵装置虽然产生压力高且可调，但构造复杂，输出压力有抖动现象。英国GEOSESTEM公司生产的与三轴仪主机配套的电动调压筒——压力传感器电路控制加压装置，由于压力传感器受温度影响很大，输出压力的稳定性仍不理想。还需要说明一点，对试样进行反压力饱和时，要求反压力跟踪围压力，如果采用微机系统控制，可以实现这一点，但是这样的装置构造很复杂，造价很高。

本实用新型的任务是给出一种应用液压加压、不采用微机控制、构造比较简单的三轴试验围压力、反压力装置，根据试验需要，围压力足够高并且可作大幅度调整，在对试样进行反压力饱和过程中，反压力能自动跟踪围压力、始终小于围压力一个固定值，当需要施加一定的围压力时，围压力、反压力均能保持稳定。

本实用新型的关键在于选取理想的压力源、调压装置和实现反压力自动跟踪的装置。

本实用新型由压力室、油水交换器、围压力系统和反压力系统组成，压力系统除包括压力源和调压装置外，还包括控制电路、油压输出管路、阀门等，所产生的围压力和反压力经过各自的油水交换器，将油压转换为水压，作用于压力室内的试样，其特征是围压力系统以砝码压力计作为压力源，以电动调压筒调节压力，反压力系统包括电动调压筒和压力传感器，在围压力、反压力两系统的油压输出管路之间连接一个压差传感器，经过相应的电路控制，实现反压力自动跟踪围压力。

下面参照附图并结合一个实施例对本实用新型进行详细描述。

图1为本实用新型构成示意图。

图2为围压力系统电路框图。

图3为反压力系统及反压力自动跟踪围压力电路框图。

如图1所示，围压力系统包括砝码压力计（26）和电动调压筒（27），反压力系统包括电动调压筒（31）和压力传感器（24）。砝码压力计（26）和电动调压筒（27）之间油压管路（通过阀门）是连通的，电动调压筒（31）和压力传感器（24）之间油压管路（通过阀门）也是连通的。产生的围压力由油压管路经油水交换器（28）进入压力室（30），作用在包裹岩土试样（20）的乳胶膜（21）上，而反压力则由油压管路经油水交换器（29）进入压力室，作用在岩土试样内。设置了三个标准压力表（12、13、14）来测试实际施加的围压力、反压力值。表（13）与表（14）量程相同，表（12）量程大。

下面描述围压力系统的具体设计。在砝码压力计的砝码框架（7）上挂砝码（8），就产生一定的围压力。砝码压力计活塞（5）上连接一触杆（2），触杆随活塞升降分别与上、中、下三只微动开关（1）碰触，通过继电器控制电动调压筒（27）的驱动电机（11）正、反运转或停止，得到稳定的围压力。围压力系统微动开关闭环控制电路框图如图2所示。为了减小围压力的误差，采取以下三个措施：a、由电机（4）通过圆柱直齿轮付（3）带动砝码压力计活塞（5）以一定速度（例如20～30转／分钟）旋转，使活塞与活塞套（6）之间为动摩擦。整个试验过程中，电机（4）一直运转，以减小活塞运动的摩擦力。b、选用碰触力小于20克的微动开关（1）。c、设置平衡块（9），用以克服活塞（5）和砝码框架（7）的自重，使围压力起始值为零。

接着描述反压力跟踪围压力部分。在围压力、反压力两系统油压输出管路之间连接一个压差传感器（18）。由于试样（20）周围有乳胶膜（21）包裹，对试样所加的围压力与试样内的反压力是隔离的。预先给压差传感器一个固定差值（例如0.02MPa），当围压力作用于压差传感器时，压差传感器输出相应电压讯号，讯号被放大后经由继电器控制反压力调压筒（31）的驱动电机（25）正、反运转或停止，使反压力与围压力之间保持给定的差值，实现反压力自动跟踪围压力。反压力及反压力自动跟踪围压力的电路框图如图3所示。为了保护压差传感器正常工作，对其设置了电磁阀（19）保护管路。

下面简要说明本实用新型用于土工三轴仪加压试验的步骤。a、对土试样进行反压力饱和：装置各系统调零后，开阀门（16）、（17）、关阀门（15）。在压力室内装土试样，将包裹试样的乳胶膜两端扎紧，并使压力室内充满水。在砝码压力计上加砝码，使围压力压力表（13）读数为0.02MPa，对试样进行预压，由装在压力室底座（32）处的压力传感器（22）测记试样孔隙水压力值。再根据不同试样的要求在砝码压力计上增加某级增量的砝码，直至围压力增量与孔隙水压增量相等。然后关阀门（23），开阀门（15），关阀门（17），若此时再增加的围压力增量仍与孔隙水压增量相等，表明试样反压力已饱和，否则继续进行前一步骤直至试样反压力饱和。b、施加围压力：打开阀门（23），由反压力系统保持试样饱和时的反压力值，关阀门（16），检查阀门（17）是否关闭，然后增加砝码，将围压力升高到试验所需的值，此时由压力表（12）测读压力值，并稳定在试验所需的压力值。

本实用新型将围压力、反压力及反压力自动跟踪合为一套装置，构造简单，造价低，最大围压力可达7.5MPa，最大反压力为1.5MPa，压力稳定，不受温度等因素影响，尤其适用于三轴试验过程较长的固结排水剪切试验。

Claims (3)

1、一种岩土三轴试验围压力、反压力装置，由围压力系统、反压力系统、油水交换器和压力室组成，压力系统包括压力源、调压装置、控制电路、油压输出管路和阀门，其特征是：

(1)围压力系统由电动调压筒和砝码压力计组成，二者之间有油压管路连通，砝码压力计上的上、中、下三只微动开关和继电器、围压力调压筒驱动电机组成闭环控制电路，砝码压力计的活塞上连有一触杆，触杆随活塞升降可分别与微动开关相碰触，

(2)反压力系统由电动调压筒和压力传感器组成，二者之间有油压管路连通，

(3)围压力、反压力两系统的油压输出管路之间连接一个压差传感器，

(4)反压力及反压力跟踪围压力控制电路由压差传感器、压力传感器、放大电路、继电器、反压力调压筒驱动电机组成。

2、根据权利要求1所述的围压力、反压力装置，其特征是砝码压力计的活塞被一电机通过圆柱直齿轮付带动以一定的速度旋转，微动开关碰触力小于20克，在砝码压力计上设置一平衡块，用以平衡活塞和砝码框架的自重。

3、根据权利要求1或2所述的围压力、反压力装置，其特征是设置压差传感器电磁阀保护电路。

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