[发明专利]一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统

权利要求书

1.一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统，其特征在于，包括内压力室和外压力室，内压力室置于外压力室内，通过底座支撑，以及：

(1)温度控制系统；

(2)吸力与应力控制系统：主要通过连接气压控制器、竖向加荷轴、孔气压管线组成，外压力室顶部开孔设有气压控制器；竖向加荷轴垂直贯穿内、外压力室，并在顶部与压力百分表连接；底座上还开孔设有孔气压管线；气压控制器、竖向加荷轴、孔气压管线三者分别施加围压、轴压和孔隙水压力；

(3)双压力室体积量测系统：底座上设有排水孔，通过管线与外部的镇流管和滴定管相连接，用以监测非饱和土试样中水体积的变化以及用于排出装置中滞留的空气；

(4)土体小应变模量量测系统：内压力室内的底座上依次放置高进气值陶土板、试样、滤纸、透水石、试样帽，并安装弯曲-伸展元用以同时测定试样中S波和P波的波速；

(5)冲刷系统：用于排出装置中滞留的空气。

2.根据权利要求1所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统，其特征在于，内压力室设计成开顶的；内压力室底部设有进水孔；内压力室腔体通过环形密封槽和O形圈与底座连接，并用密封螺母密封；内压力室呈瓶状，瓶状的内压力室的瓶颈部分的内径只比竖向加荷轴略大，过水截面只有314mm²。

3.根据权利要求1所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统，其特征在于，温度控制系统主要由水浴、加热/冷却单元、温度自动调节器、泵、热电偶以及放置于内压力室和外压力室之间的螺旋式铜管组成；其中，加热/冷却单元可改变水浴中液体的温度，水浴与螺旋式铜管通过输水管道相连接，通过泵可实现热/冷水的循环；热电偶置于内压力室的无气水中，用以实时量测内压力室内水的温度并反馈给温度自动调节器。

4.根据权利要求1所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统，其特征在于，所述的外压力室外侧有绝热材料包裹；所述的输水管道外有绝热材料包裹。

5.根据权利要求1所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统，其特征在于，试样总体积的变化通过压差传感器测量内压力室内液面和参照管内液面差就行量测，参照管与内压力室固定在一起，且参照管的内截面积等于内室瓶颈处的截面积。

6.根据权利要求1所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统，其特征在于，通过弯曲-伸展元测得剪切波速和压缩波速，再通过计算得到土体的剪切模量和侧限模量等小应变动力特征参数，弯曲-伸展元晶片被包装固定在试样帽或底座的插入物中。

7.根据权利要求1—6任一权利要求所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统的使用方法，其特征在于，包括：

(1)试验前要先将高进气值陶土板饱和，然后将制备好的试样放置在饱和的陶土板上，安装弯曲-伸展元，试样上依次放置滤纸、透水石和试样帽；放置完成后，用中间夹有一层薄锡纸的双层橡皮膜包裹；

(2)安装内压力室、参照管和热电偶，往内压力室和参照管中注入无气水至适当位置，再安装螺旋式铜管和外压力室，螺旋式铜管需与温度控制系统中的水浴通过输水管道连接，外压力室内也要注入水至适当位置，外压力室和输水管道外均需要包裹绝热材料。

8.根据权利要求7所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统的使用方法，其特征在于，锡纸上划开一系列纵向的缝和一条横向缝。

9.根据权利要求7所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统的使用方法，其特征在于，水面均加一薄层煤油。

10.根据权利要求7所述一种可精确测量非饱和土变形规律的温控三轴系统的使用方法，其特征在于，给内室充水时，从底部进水。