[实用新型]一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土工程土工试验的技术领域，是一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的试验装置和试验方。

背景技术

三轴试验是土力学方面最重要的试验之一，是岩土工程工作者考察土的工程力学性状、寻求合理设计参数、从事理论研究所不可缺少的试验手段。在进行土坝、边坡等土工建筑物的稳定性计算，土压力问题及地基承载力等问题的研究时，广泛采用的破坏准则为摩尔—库伦破坏准则，而三轴剪切试验是一种广泛应用的可利用摩尔—库伦准则求解相关参数的试验；常规三轴剪切试验及复杂的不同应力路径下三轴剪切试验是研究岩土工程材料的本构模型等问题的重要途径，各大高校和科研院所均在进行不同岩土材料的三轴试验研究。因此，三轴剪切试验仪的应用非常广泛。

传统的大型三轴剪切试验仪存在以下几个不足：

（1）三轴剪切试验仪的围压室与可移动底座一般通过螺栓进行连接，而螺栓虽然可以解决围压室与可移动底座的连接问题，但是将其运用在大型三轴剪切试验仪上时，普遍存在因螺栓个数较多，连接费时费力且不可避免的存在不同螺栓安装松紧程度不一的问题。

（2）在试样安装过程中，三轴剪切试验仪的围压室与可移动底座的密封措施，一般是通过在可移动底座上的水平面预留凹槽内放置密封圈与围压室的底面在水平方向上通过螺栓进行挤压密封，存在水平凹槽内的土颗粒不易清洗干净等不利因素。而水平凹槽的设计在清洗不彻底情况下，极易损伤密封圈，在造成密封效果差的同时，减少了密封圈的使用寿命。

（3）因研究需要对岩土工程材料进行三轴剪切试验时，传统的三轴剪切试验中试样的尺寸一般取直径高度为300×600mm、200×400mm、150×300mm的圆柱体，而由于传统的室内三轴剪切仪只能进行一种尺寸（如300×600mm）试样的试验，在科研人员或试验方案的需求而进行研究不同尺寸（如200×400mm）试样的力学特性、试样尺寸效应等问题时就需要特定试样尺寸（如200×400mm）的三轴剪切试验仪。因此购置相同试验原理，仅仅试样尺寸不同的三轴剪切试验仪造成了企业营运成本高，高校、科研院所科研经费利用率低，浪费了国家资源。

本实用新型提供的三轴剪切试验仪用一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的试验装置和试验方法，只需要利用同一台三轴试验剪切仪的轴向加荷系统、围压施加系统、计算量测等系统，克服了传统三轴试验仪只能对一种尺寸的试样进行试验以及水平密封易造成密封圈损伤的缺陷。

实用新型内容

本装置的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的装置，此试验装置能够满足不同尺寸试样的三轴剪切试验，克服了传统三轴试验仪只能对一种尺寸的试样进行试验以及水平密封易造成密封圈损伤的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型将采用以下材料和技术方案：一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的装置，它包括反力架，反力架的底部设置有动力源，动力源的顶部设置有可移动底座，可移动底座上部设置有下垫块，下垫块上设置有下透水板，下透水板的顶部安装有试样，试样的外表面设置有乳胶膜，试样的顶部设置有上透水板，上透水板的顶部设置有上垫块，上垫块的顶部通过上定位销定位安装有自平衡球头装置，轴向传力杆穿过围压室上盖与自平衡球头装置的上顶面相接触配合，轴向传力杆和反力架之间设置有轴向传感器，围岩室钢壁的顶端通过上卡扣与围压室上盖固定相连，围岩室钢壁的底端通过下卡扣和可移动底座固定相连。

所述自平衡球头装置包括自平衡球头上立柱，自平衡球头上立柱与轴向传力杆的下端面相配合，多个对称布置的上螺纹杆固定安装在自平衡球头上立柱的外壁上，自平衡球头下立柱通过球形面与自平衡球头上立柱相配合，多个对称布置的下螺纹杆固定安装在自平衡球头下立柱的外壁上，拉伸弹簧分别设置在上螺纹杆和下螺纹杆之间，自平衡球头下立柱的底部端面加工有定位槽，定位槽内部安装有上定位销并与上垫块相配合。

所述上垫块的直径和高度能够根据试验需要定制加工，上垫块的上表面加工有上定位槽，上定位槽与上定位销相配合定位，上垫块的下表面加工有下定位槽。

所述上透水板内部加工有上排水孔，上透水板顶部的定位槽安装有一号定位销，上透水板的侧面加工有上密封槽，上密封环与上密封槽配合固定乳胶膜的上端，上透水板的底端面加工有上透水孔，上透水孔与试样的上端面相配合。

所述下透水板内部加工有下进水孔，下透水板的顶面加工有下透水孔，下透水板的侧面加工有下密封槽，下密封环与下密封槽配合固定乳胶膜的下端，下透水板的底面加工有定位槽，定位槽内部设置有二号定位销。