[发明专利]一种轴向滚动限位板的平面应变三轴仪

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程测试设备技术领域，用于平面应变应力条件下土力学性质测试的装置，涉及一种轴向滚动限位板的平面应变三轴仪。

背景技术

目前，平面应变三轴仪、真三轴仪在很大程度上实现复杂应力状态土力学性质的测试，真三轴仪虽然能够实现三个轴向分别施加不同大小的主应力，三轴轴向产生应变，能够模拟土体中一般的应力条件，但制样和测试相对繁琐，加之实际工程中许多土工问题都可近似简化为平面应变应力条件，如土石坝、路堤、挡土墙及条形基础等，故平面应变试验装置的研制对土力学性质的研究具有重要的意义。

真三轴仪可实现复杂应力路径下土力学特性的研究，而平面应变是一种特殊的真三轴应力状态。基于已有平面应变理论研究，急需在现有的真三轴仪的基础上进行创新及改进，使其真实准确的反映平面应变应力条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向滚动限位板的平面应变三轴仪，解决了现有技术中不能够准确的反映平面应变应力条件的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种轴向滚动限位板的平面应变三轴仪，包括主机部分、加载量测机构、采集控制机构，

所述的主机部分的结构是，包括固定于底座上的轴向调节活塞，轴向调节活塞上端连接有轴向液压缸，轴向液压缸的轴向活塞上方固定连接有压力室底座；

所述的压力室底座、压力室侧壁及顶盖共同围成压力室，所述的压力室内腔中心用于放置试样，围绕试样的四个侧面分别设置有一个压力腔；在压力室内腔中，沿小主应力方向的两个压力腔中分别设置有一个液压囊，每个液压囊的管路上设置有一个阀门，每个液压囊对外与加载量测机构中的压力源连通；压力室内腔沿中主应力方向的两个压力腔中分别设置有一套滑动约束机构。

本发明的有益效果是：能够完成大、小主应力独立加载和量测，中主应力方向平面应变控制和应力大小自动量测的试样平面应变监测；实现了平面应变应力状态的模拟，克服了现有真三轴仪实现平面应变应力状态的缺陷，能测定土在真三轴平面应变试验条件下强度和变形特性的相关参数；试验结果稳定可靠，不同土性试验结果对比性强；设计合理、使用操作简便、智能化程度高且性能可靠。

附图说明

图1是本发明轴向滚动限位板的平面应变三轴仪的结构示意图；

图2是本发明装置中的压力室结构俯视图；

图3是本发明装置中的压力室结构侧视图；

图4是本发明装置中的试样在平面应变应力路径下的受荷状态示意图。

图中，1.底座，2.粗调手柄，3.水压传感器，4.微调手柄，5.调节转换开关，6.轴向调节活塞，7.轴向液压缸，8.轴向活塞，9.压力腔，10.阀门，11.试样，12.轴向位移传感器，13.孔压传感器，14.轴向力传感器，15.压力室，16.体变管，17.压力室侧壁，18.上排水阀，19.上排水通道，20.上透水板多孔板，21.上透水板，22.乳胶膜，23.下透水板，24.下透水板多孔板，25.下排水通道，26.试样帽，27.顶盖，28.下排水阀，29.液压囊，30.嵌入式压力传感器，31.外刚性板，32.内刚性板，33.滚珠，34.固定连杆，35.固定连杆螺母，36.定向连杆，37.定向连杆螺母，38.压力室底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的轴向滚动限位板的平面应变三轴仪，包括主机部分、加载量测机构、采集控制机构三部分。其中的主机部分主要包括压力室和试样承载装置构成，是实现对立方体试样进行应力施加以及排水条件控制的核心。加载量测机构主要实现大、小两个主应力方向应力加载、变形控制和量测，以及中主应力方向应力量测和应变为零的控制，具体实施主要包括：轴向大主应力由一组步进电机驱动丝杆推进液压缸的活塞产生液压的体变控制加载器实现加载，轴向荷载由轴向力传感器量测，轴向位移由轴向位移传感器量测；水平方向小主应力由一组步进电机驱动丝杆推进液压缸的活塞产生液压的体变控制加载器实现加载，水平小主应力方向压缩应力由液压缸上安装的液压传感器量测，水平小主应力方向变形由位移传感器量测；水平方向中主应力是通过安装有嵌入式压力传感器的外刚性板提供实施应变为零控制，应力大小由嵌入式压力传感器直接量测。采集控制机构主要包括液压载荷控制以及通过下位机PCB板配合上位机程序，自动实施量测信号的采集和处理。