[发明专利]土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板

说明书

技术领域

本发明涉及土力学室内试验技术领域，具体是一种土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板。

背景技术

土工真三轴仪是一种真实模拟土体三向受力状态的土工测试仪器，真三轴仪采用立方体试样，从三个主应力方向独立加载，使土样中产生均匀的应力和应变，相对于常规三轴试验，真三轴试验可以更全面、更真实的反映土单元的三向受力状态，可用于研究土体的应力应变特性以及验证和发展土体本构模型等。根据力学原理，土体内某点的应力可分解为作用于相互垂直面上的三个主应力，分别称为大主应力σ₁、中主应力σ₂和小主应力σ₃，其大小为σ₁>σ₂>σ₃，真三轴试验要求三个方向施加的荷载均为正应力，加载面无剪应力。但因其设备本身的复杂性，目前的真三轴仪还存在不足之处，主要表现在加载板与试样接触面存在较大摩阻力，即在加载面上产生了附加的剪应力，导致试验结果与实际情况产生偏差。因此，在设计真三轴仪时必须考虑如何减小加载板与试样接触面的摩阻力，尽可能实现应力状态的可靠性。在真三轴试验中，因试样在σ₂方向与刚性板接触，要求试样在σ₁方向被压缩的同时，在σ₃方向可以自由变形，这是双向界面摩擦阻力问题。因此，探索并发明一种土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板，有效消除试样与加载板之间的界面摩阻力，使试样在接触面切线方向上可以自由双向变形，尽可能提高试验精度，提高真三轴试验的技术水平，具有重要实际意义。

现有降低界面摩阻力的技术通常有以下几种：采用高抛光板、摩擦系数较小的垫片或在加载板与试样接触面间涂黄油、凡士林等润滑剂，以上方法虽有一定的效果，但仍不能满足试验的要求，无法实现试样在接触面上的双向自由变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板，以实现真三轴应力状态下试样在接触面上的双向自由变形，有效解决加载板与试样接触面的摩阻力过大的问题。

本发明采用如下技术方案实现：

一种土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板，用于真三轴试验时放置试样两侧，真三轴试验中试样受到三组作用于相互垂直面上的应力，三组作用力分别称为大主应力σ₁、中主应力σ₂和小主应力σ₃，其特征在于：所述土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板包括矩形承载板，矩形承载板的上部设有可沿σ₁方向滚动的滚轴排，滚轴排上沿σ₁方向依次循环布置第一滑条、第二滑条和第三滑条，第一滑条、第二滑条和第三滑条上沿矩形承载板的σ₃方向依次设有滑块，滑块可在第一滑条、第二滑条和第三滑条上沿σ₃方向自由滑动，第一滑条、第二滑条和第三滑条上的滑块拼成一个大于试样尺寸的矩形接触板，用于与试样直接接触。

如上所述的土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板，矩形承载板的上部沿σ₃方向间隔设置多个滑槽，相邻两个滑槽之间形成支架，支架上间隔设置多个弧形凹槽，所有支架的弧形凹槽在σ₃方向处于同一直线上，每一滑槽中在每个弧形凹槽对应位置处设置滚轴，转轴穿过位于矩形承载板的σ₃方向同一直线上的滚轴后架设在弧形凹槽上，转轴穿设的滚轴在σ₁方向上形成所述滚轴排。

如上所述的土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板，第一滑条和第三滑条的上端均沿矩形承载板的σ₃方向依次套设有多个第一滑块，第二滑条的上端沿矩形承载板的σ₃方向依次套设有多个第二滑块，第一滑块搭接在第二滑块的上方，并保持一定的间隙，以保证试样在σ₁方向的压缩变形，同时防止加载时试样嵌入滑块间隙，第一滑块和第二滑块均可通过滚珠在各自对应滑条上沿矩形承载板的σ₃方向自由滑动。

如上所述的土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板，第一滑条的两端各设有一块翼板，第二滑条距离两端一定距离处各设有一块翼板，第三滑条的中部设有一块翼板，三种滑条的翼板相互嵌入形成一有间隙的平面，以保证三种滑条可通过滚轴排在矩形承载板上沿σ₁方向自由滑动。