[发明专利]对非均匀岩土介质等应力加载的柔性压头

说明书

技术领域：

本发明属于岩土力学测试技术领域，涉及到实现对非均匀岩土介质进行等应力加载的设计。

背景技术

目前，大型三轴试验是碎石，碎石土、砾石土等进行抗剪强度参数测试的传统技术手段。然而由于传统的大型三轴仪一般采用刚性压头的方式施加荷载，由于碎石，碎石土，砾石土等岩土介质的不均匀性，使得上端刚性压头与试样接触的地方岩土介质受到的力不均匀，这一不均匀应力传递到试样内部，使得试样内部所受的应力不均匀，影响了试验的精度和试验对介质真实受力情况的模拟、再现。

发明内容：

为了克服现有大型三轴仪在试验过程中通过刚性压头对非均匀岩土介质施加应力不均的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种在试验过程中能够实现对试样施加均匀应力的装置，一种对非均匀岩土介质等应力加载的柔性压头，包括水囊、水囊护壁、水囊压板和水囊密封螺孔；水囊为上下底面均为圆形的楔形体，水囊的上底面敞口，且带有向外的边沿；水囊护壁下端内腔为与水囊相匹配的倒楔形体，上端内腔为内径与水囊的敞口边沿相等的圆柱体；将内腔为倒楔形体和内腔为圆柱体的铸件铸造在一起，形成了上下皆为敞口的，且在连接处形成水囊固定边沿的刚性水囊护壁；水囊压板盖在水囊固定边沿上；将水囊压板和水囊的敞口边沿压紧，水囊压板上分布有螺栓孔，螺丝垂直水囊固定边沿，穿过水囊压板和水囊的敞口边沿，下端深入到水囊护壁内，将水囊密封；在水囊护壁的上顶端均布多个与压杆连接的螺栓孔。于水囊采用耐高压的丁腈黑橡胶浇筑而成。护壁一侧开有透水孔。

水囊还可以是上下底面为相同形状多边形的楔形体， 水囊护臂下端内腔为与水囊相对应的倒楔形体，水囊护臂上端的柱体内腔为与水囊敞口边沿相同底面的柱体。

本发明设计简单，使用方便。提高了对非均匀岩土介质等应力加载的均匀性，提高了试验的精度，使得试验对介质真实受力情况的模拟、再现更加完整和准确。

附图说明

图1 为本发明的主视图。

图2 为本发明的俯视图。

图中1.水囊，2.水囊护壁，3.水囊压板，4.水囊密封螺栓孔，5.与压杆连接的螺栓孔，6.水囊固定边沿，7.透水孔。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

对非均匀岩土介质等应力加载的柔性压头，包括水囊1、水囊护壁2、水囊压板３；水囊1为上下底面均为圆形的楔形体，水囊1的上底面敞口，且带有向外的边沿；水囊护壁2下端内腔为与水囊1相匹配的倒楔形体，上端内腔为内径与水囊1的敞口边沿相等的圆柱体；将内腔为倒楔形体和内腔为圆柱体的铸件铸造在一起，形成了上下皆为敞口的，且在连接处形成水囊固定边沿6的刚性水囊护壁2；水囊压板3在水囊固定边沿6处盖在水囊1敞口上，并与水囊1敞口边沿吻合，将水囊压板3和水囊1敞口边沿压紧，水囊压板3上分布有水囊密封螺栓孔(4)，螺丝垂直水囊固定边沿6，穿过水囊压板3和水囊1的敞口边沿，下端深入到水囊护壁内，将水囊1密封并固定在水囊护臂2上；在水囊护壁2的上顶端均布多个与压杆连接的螺栓孔5。护壁一侧开有透水孔7，允许试样内部孔隙水的流出。

使用时，将水囊1内注满水，用水囊压板3盖住敞口的楔形水囊1，并用螺栓将水囊密封并固定在水囊固定边沿6上。

上部荷载通过与压杆连接的螺栓孔5经柔性水囊1施加于试样，不均匀的岩土介质直接与水囊1接触，水囊1内水压处处相等，因此实现了等应力加载状态。