JPS5914751Y2 - 圧力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、試験体が三軸方向に加圧された状態で、軸方
向あるいは側面方向から載荷し、多目的な圧密試験及び
せん断試験を可能にした三軸試験機の改良に係る。

土や軟岩等のせん断試験では原位置での応力状態を模擬
的に再現することが極めて重要であり、その方法として
は、原位置での主要素が初期的に受けているであろうと
思われる応力条件を類推し、三軸応力的には軸方向及び
側方向の圧力の組合せによって等方圧密、異方圧密、Ｋ
ｏ圧密の方法に分類される。

また、これらの拘束圧力下での試験体のせん断時性を調
べるために種々の施工に伴う複雑な応力径路と荷重の時
間依存性を再現しなければならず、その方法としては、
試験体に徐々にあるいは除荷して軸方向もしくは側方向
に圧縮あるいは伸張させたり、３主応力もしくは３有効
主応力の平均値を一定とするように載荷したりする静的
なせん断試験や、比較的短時間のうちに繰返し載荷を行
う動的なせん断試験が行われる。

このように、土のせん断試験についてはいろいろな方法
があるが、いずれの試験においても試験体の強度及び変
形特性を正確に把握するためには、軸方向圧力あるいは
軸方向変位と側方向圧力を指令信号に対して忠実に応答
せしめることと、載荷あるいは除荷による試験体の高さ
・直径・体積及びその他の変化を正確に測定することが
肝要である。

ところが、従来、測定方法を含めてこれら多種類の圧密
条件と静的及び動的せん断試験を一台で同時に満たす試
験装置の実現は困難であった。

本考案は、一台の試験装置によって上述の多目的な試験
を可能ならしめることを目的とし、加圧室と側圧載荷ア
クチュエーターの構造及び軸方向載荷アクチュエーター
の構造を改良し、圧力・変位等の検出器についても改善
することにより、種々の圧密条件の設定と多種多様のせ
ん断試験を可能としたものである。

本考案は、試料を収容し、該試料を非圧縮性液体で加圧
するための加圧室と；該加昆室の軸方向の下端に配置さ
れ、前記試料に軸荷重を加えるための軸方向載荷アクチ
ュエーターと；前記軸方向載荷アクチュエーターのスピ
ンドル内の圧密制御コック付水路によって前記加圧室と
連通された該スピンドル下端の反力室と；加圧室の上端
に配設され、該加圧室内の非圧縮性液体を加圧するため
のシリンダー、ピストン、スピンドルとからなる側圧制
御アクチュエーターと；前記側圧制御アクチュエーター
のスピンドル内の空気流路と連通し、かつ前記シリンダ
ーの上部に設けられた空気抜きコック；とよりなること
を特徴とする圧力制御装置である。

以下、図面に基づいて本考案の構成及び作用を説明する
。

第１図に於いて、１は試料２に三輪方向の圧力を加える
ための試料加圧室を示し、加圧室１の一端には試料２に
軸方向荷重を加える軸方向載荷アクチュエーター４が配
置され、他端には加圧室１内の水を介して試料２に側方
圧力を加える側圧アクチュエーター４′が垂直軸上に位
置する如く配置される。

軸方向載荷荷重は荷重計２０と軸荷重制御サーボ弁５に
よって油圧制御され、側圧は側圧針６と側圧制御サーボ
弁７によって油圧制御される。

軸荷重制御アクチュエーター４はシリンダー８と油圧を
軸方向荷重に変換するピストン９と試料２に荷重計２０
を介して力を伝達するスピンドル１０から戒り、スピン
ドル１０の中心部に加圧寥１内に水を伝達する水路１１
があり、スピンドル１０の先端部の反力室１２に導かれ
ている。

また水路１１には圧密制御コック１３があり加圧室１内
の水と反力室１２を開閉自在とする構造となっている。

一方側圧制御アクチユニーター４′は、シリンダー１４
、ピストン１５、スピンドル１６から成り、スピンドル
１６の頭部には該スピンドル１６の貫入量を測定するた
めの変位計１７が配置されている。

またスピンドル１６の軸方向には流路１６ ａを設け、
前記シリンダー１４の上部に設けたコック３と連通ずる
。

尚、図中１８は試料２の側方形状（半径）の変化を測定
する変位計、１９は軸荷重載荷スピンドル１０の貫入量
即ち試料２の高さの変化を測定する変位計、２１は間隙
水圧計、２２はコックである。

また試料２はゴム等のスリーブが被せられている。

本考案の構成は以上であるが、先ず、加圧室１内にスリ
ーブを被せた試料２を置き、コック２２を通じて加圧室
１内に水を入れる。

加圧室１内の空気は水により上部へ移りスピンドル１６
の流路１６ａを通って空気抜きコック３より排出される
。

これにより加圧室１内は水で完全に満されるので加圧室
内の圧力の誤差的な変化を生じさせることなく試験体へ
の多種多様な応力状態を再現可能ならしめることができ
る。

以上の如く、本考案は加圧室１の上部に直結して側圧制
御アクチュエーター４′を設けそのスピンドル１６内に
流路１６ ａを設けたので空気抜きがスムースに行える
。

次にこの載荷装置の動作について説明する。

試料２を圧密する試験に於いて、圧密制御コック１３を
開いた状態で加圧室１内に水を満たすと水路１１、反力
室１２も水で満たされることになるので、側圧制御アク
チュエーター４′によって側圧を設定し、軸方向載荷ア
クチュエーター４を無載荷の状態にすれば試料２には側
方から水圧が作用すると共に軸載荷スピンドル１０の下
端部にも同じ水圧が作用するので試料２は軸方、側方共
に同一圧力を受けることになり等方圧密試験状態となり
、軸載荷制御アクチュエーター４を作動させ、軸方向圧
力を加えれば軸、側方圧力の異なる異方圧密試験を行う
ことができるのである。

次に圧密制御コック１３を閉じた場合について述べると
、この状態で軸載荷アクチュエーター４を動作せしめて
試料２に軸荷重を加え側圧制御スピンドル１６の貫入量
が零になるよう変位計１７が側歪針１８による制御を行
うと、試料２とスピンドル１０は同径であるため試料２
は側方に対して水で拘束され、載荷によって軸方向のみ
に変形を生ずるような圧密状態となるのでＫｏ圧密試験
が可能になる。

土のせん断試験は圧密試験の終了後、これまでは側圧条
件を設定して軸方向に載荷することにより土のせん断定
数、変形係数、ポアソン比等の大きさを実験的に求めて
いたが、このような試験のみでは原位置の土が受ける初
期的な応力条件と施工に伴うその後の複雑な応力径路を
室内で模擬的に再現することは困難であり、まして異な
る機能が要求される静的と動的試験機を１台の試験機で
同時に満足させ静的か動的せん断試験を行うことは類を
みないことであった。

本試験機はこれらの問題点を解決するものであり、その
主な点を挙げると次の通りである。

先ず前述の如く圧密試験にはいくつかの設定条件があり
、せん断試験に於ける側圧条件とは必ずしも一致しない
。

せん新条件に移行する時には試料を攪乱することなく条
件設定を行わねばならないが、本試験機に於いては水容
績の非常に小さい反力室１２と、反力室１２と加圧室１
を連絡する水路１１を開閉する制御コック１３の操作に
よって条件設定が可能であるから、操作は非常にスムー
スに行われ、試料を攪乱する心配がない。

せん断試験に於いては、側圧制御と軸荷重制御が指令信
号に忠実に応答しなければならないが、側圧制御系に配
管部分があると、液体の流体摩擦による時間おくれが、
発生し、指令信号に対する忠実度が低下する。

本考案による構造は加圧室１と側圧制御シリンダー１４
が直結しており、軸荷重スピンドル１０の底部に加える
側圧骨の軸荷重流路もスピンドル１０中心で直結され、
充分大きな断面積を持たすことができるので側圧アクチ
ュエーター４によって制御された水圧の各部への伝達に
時間おくれが無く、忠実な載荷動作が行われると共に、
側圧制御アクチュエーター４′のスピンドル１６の貫入
量は加圧室１内の水の容積変化量、即ち載荷による試料
２の体積変化に比例することになるので、スピンドル１
６の変位量を検出する変位計１７を体積変化計として利
用することができる。

以上述べた如く、本考案は軸荷重制御スピンドルと側圧
載荷スピンドル及び空気抜コックを垂直軸上に配置し、
且つ加圧室に直結した側圧制御アクチュエーターの組合
せ効果によって圧密試験と静的及び動的なせん断試験を
合理的に行うものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示す図である。 １・・・加圧室、２・・・試料、３・・・空気抜きコッ
ク、４・・・軸方向載荷アクチュエータ、４′・・・側
圧制御アクチュエータ、１４・・・シリンダー、１５・
・・ピストン、１６・・・スピンドル、１６ ａ・・・
流路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試料を収容し、該試料を非圧縮性液体で加圧するための
   加圧室と；該加圧室の軸方向の下端に配置され、前記試
   料に軸荷重を加えるための軸方向載荷アクチュエーター
   と；前記軸方向載荷アクチュエーターのスピンドル内の
   圧密制御コック付水路によって前記加圧室と連通された
   該スピンドル下端の反力室と；加圧室上端に配設され、
   該加圧室内の非圧縮性液体を加圧するためのシリンダー
   ・ピストン・スピンドルとからなる側圧制御アクチュエ
   ーターと；前記側圧制御アクチュエーターのスピンドル
   内の空気流路と連通し、かつ前記シリンダーの上部に設
   けられた空気抜きコック；とよりなることを特徴とする
   圧力制御装置。