[发明专利]一种非饱和土高温高压高吸力三轴仪及制样模具

说明书

本发明公开了一种非饱和土高温高压高吸力的三轴仪及制样模具，包括：台架和压力室、轴向加载活塞和荷载传感器及位移传感器、轴向荷载与轴向变形速率控制/数据采集处理系统、水电气控制柜和具有特殊构造的温控箱。本发明研发了两种型号：高温‑高压‑低吸力型和高温‑高压‑高吸力型。前者工作温度范围从常温到150℃左右，围压范围从0到10MPa，吸力范围从0到1.5MPa，适用于一般非饱和土；后者的工作温度范围和围压范围与前者相同，但吸力可从0到500MPa，适用于缓冲/回填材料。本发明配套的制样装置及模瓣式制样模具，使制样和脱模都很便捷，提高了工作效率，减少了在脱模过程中对试样的扰动，同时克服了用传统方法制备高密度试样时试样不易脱模的困难。

技术领域

本发明属于岩土工程测试设备技术领域，尤其涉及一种非饱和土高温高压高吸力三轴仪及制样模具。

背景技术

缓冲/回填材料具有很高的吸力(可达数百兆帕)，长期在高温(100℃左右) 和高压下工作，如此特殊的工程材料和严酷的工作条件在土木工程中迄今未曾遇到。为了给我国深地质库的设计提供科学依据，研究缓冲/回填材料的热力学特性是当务之急，但现有土工三轴仪不能控制试验温度、不能测试土样吸力(特别是高吸力)，因而对揭示具有高吸力、在高温环境中工作的缓冲/回填材料的热力学特性规律、测定其变形强度参数无能为力现有土力学试验设备均对此无能为力。为此，特研制成高温-高压-高吸力土工三轴仪及其制样模具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非饱和土高温高压高吸力三轴仪及制样模具，旨在揭示缓冲/回填材料的热力学特性规律、测定其变形强度参数，为我国高放废物深地质处置库的设计提供科学依据。

本发明是这样实现的，一种非饱和土高温高压高吸力的三轴仪，所述非饱和土高温高压高吸力的三轴仪包括：具有特殊构造的温控箱、台架和压力室、轴向加载活塞和轴向荷载传感器及位移传感器、轴向荷载与轴向变形速率控制/ 数据采集处理系统、水电气控制柜。

进一步，所述温控箱的加热元件置于侧面；内表面为不锈钢板；在电热鼓风温控箱侧壁设有3个直径2cm的贯穿孔。

进一步，所述台架和压力室均用特殊合金加工而成；在压力活塞轴套上部设置一个小水室。

进一步，在三轴仪底座上安装高进气值陶土板；在试样底座专门刻设螺旋槽，水从底座中心进入螺旋槽。

进一步，轴向加载部件固定于台架横梁下方，是一圆柱形液压活塞，内装纯净无气水。活塞下端连接轴向荷载传感器。

进一步，所述精密量测装置是一支装在有机玻璃罩中的注射器，与内压力室联结；经过气压调压阀输出的压缩空气进入精密体变量测装置的有机玻璃罩；注射器的位移用安装传感器的百分表量测，百分表每走一格，代表的体变为 0.006cm³；在注射器的活塞顶端开有通气孔。

本发明的另一目的在于提供一种所述的非饱和土高温高压高吸力三轴仪使用的制样装置，所述制样装置为模瓣式，由三个模瓣组成。

进一步，所述制样模具的使用方法包括：

制样前，先给三瓣模内面抹一点凡士林；土样分5层压实，层间挫毛；

土样压成后，松开三瓣膜固定螺钉，将三瓣模连同土样放置在平板上，去掉三瓣模。