[发明专利]一种滑动式变尺寸刚性三轴仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑动式变尺寸刚性三轴仪，属于土工测试技术领域。

背景技术

三轴试验是测试岩石、土等的强度特性和变形特性的一种试验技术手段。现真三轴仪实验的加载装置主要分为：刚性加载、柔性加载、混合边界加载方式。柔性加载方式会使试样表面应力和应变不均匀。对于刚性加载和混合边界加载方式，当试样压缩变形量较大的话，两个相邻面上的承压板会相互妨碍，即“打架”或“边角效应”现象，导致无法进一步加载。对于该问题，部分采用预留压缩量的方式，即使相邻两个加载方向的承压板尺寸小于模型体，但该方式使模型体边角处无法受力，导致整个模型体受力不均匀；对于土、泥岩等软弱材料，蠕变性高、压缩量大，采用预留压缩的方式更易导致打架现象的出现。并且许多真三轴仪，其尺寸固定，容纳的试样尺寸固定。一个三轴仪只能进行同一尺寸的试样加载，造成较大资源浪费。因此，亟需研究一种完全真三维加载且能容纳试样尺寸可调、多功能的新型真三轴仪。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种滑动式变尺寸刚性三轴仪，可使试样在压缩整个过程保持规整，各个方向变形均匀，遍布试样的所有部位都能加压至预定荷载值，消除了应力集中现象，真实、有效地实现真三维加载。

为解决上述技术问题，本发明提供一种滑动式变尺寸刚性三轴仪，包括底座、加载框架、加载箱、升降台和轴向加压设备，所述加载框架固定在所述底座上，所述轴向加压设备在所述底座内，所述轴向加压设备的输出轴与所述升降台固定相连，所述加载箱固定在所述升降台上，且所述加载箱置于所述加载框架内；

所述加载箱包括上承压板、下承压板、左承压板、右承压板、前承压板和后承压板，所述上承压板、下承压板、左承压板、右承压板、前承压板和后承压板围成方形空间；所述下承压板与所述升降台固定相连，所述左承压板和前承压板均通过连接装置一与所述加载框架相连，所述连接装置一滑动安装在所述左承压板和前承压板上，所述右承压板和后承压板通过连接装置二与所述加载框架相连，所述连接装置二的一端滑动安装在所述右承压板和后承压板上，另一端滑动安装在所述加载框架上，所述上承压板通过连接装置三与所述加载框架相连，所述连接装置三的两端分别与上承压板和加载框架滑动相连。

进一步，所述连接装置一包括设置在所述左承压板或前承压板板面上的导轨、滑动安装在导轨上的滑块、以及连接滑块和加载框架的连接杆，左承压板上的导轨沿X轴方向设置，前承压板上的导轨沿Z轴方向设置。

进一步，所述连接杆上设有压力传感器。

进一步，所述连接装置二包括设置在右承压板上或后承压板上的导轨、滑动安装在导轨上的活塞式液压缸、以及与活塞杆的端部固定相连的滑块，所述滑块滑动安装在所述加载框架上的导轨上，其中，右承压板上的导轨沿X轴方向设置，后承压板上的导轨沿Z轴方向设置，加载框架上的导轨沿Y轴方向设置。

进一步，所述活塞式液压缸上设有位移传感器，所述位移传感器与活塞杆平行。

进一步，所述连接装置三包括2个导轨、2个滑块、以及连接杆，2个导轨分别安装在上承压板和加载框架的顶部，且上承压板上的导轨沿Z轴方向设置，加载框架顶部上的导轨沿X轴方向设置，2个滑块分别滑动安装在2个导轨上，2个滑块通过连接杆相连。

进一步，所述连接杆上设有压力传感器，所述升降台上设有位置传感器。

进一步，所述下承压板的后边缘处设有导向板条，所述上承压板的前边缘处设有导向板条，所述左承压板的下边缘处设有导向板条，所述右承压板的上边缘处设有导向板条，所述前承压板的右边缘处设有导向板条，所述后承压板的左边缘处设有导向板条。

进一步，所述左承压板的高度大于所述右承压板、后承压板的高度，所述前承压板的高度大于所述右承压板、后承压板的高度。

进一步，所述加载框架包括2个倒U形支架，其中一个所述支架的两个端部分别固定在所述底座左侧边缘、右侧边缘的中间位置，另一个所述支架的两个端部分别固定在所述底座前侧边缘、后侧边缘处的中间位置。

本发明所达到的有益技术效果：