[发明专利]一种能够模拟复杂环境及应力作用的三轴试验系统

说明书

本发明公开了一种能够模拟复杂环境及应力作用的三轴试验系统，包括加载台架，设置于加载台架中的双层三轴压力室或温控试验箱，设置于加载台架上的加载系统，以及温度控制系统、湿度控制系统和数据采集及控制系统；其中，所述温度控制系统、湿度控制系统和加载系统均与数据采集及控制系统相连，数据采集及控制系统与双层三轴压力室或温控试验箱相连；当加载系统作用于双层三轴压力室，温度控制系统和湿度控制系统均与双层三轴压力室相连；或者，当加载系统作用于温控试验箱，温度控制系统与温控试验箱相连。有益效果：不仅能够进行复杂环境及应力作用下的三轴剪切试验，而且可进行不同温度下的无侧限压缩、拉伸、劈裂等试验。

技术领域

本发明涉及一种三轴试验系统，特别是涉及一种能够模拟复杂环境及应力作用的三轴试验系统，属于岩土工程中的试验仪器技术领域。

背景技术

我国川、滇、藏等西南地区水电资源丰富，开发西部的水电资源，对调整我国能源结构具有重大战略意义。心墙堆石坝作为水电能源开发的重要坝型，具有地形适应性好、可就地取材、投资省、施工简单等优点，并成为我国水电开发建设的主要坝型之一。心墙堆石坝主要包括黏土心墙和沥青混凝土心墙，其中目前在建和拟建的黏土和沥青混凝土心墙堆石坝均为位于西部高寒、高海拔地区的特高坝，心墙在施工和运行阶段均承受复杂环境因素（温度、湿度）和复杂应力的耦合影响。因此，心墙料（黏土和沥青混凝土）在复杂环境条件和复杂应力共同作用下的力学特性对于保证大坝的正常运行具有重要的作用。为研究黏土心墙料和沥青混凝土心墙料在温度、湿度、高应力、复杂应力路径以及长期荷载共同作用下的应力-变形规律，研制一种能够模拟复杂环境及应力作用的三轴试验系统是有益之举。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种能够模拟复杂环境及应力作用的三轴试验系统，特别适用于进行黏土心墙料和心墙沥青混凝土等材料的试验研究，不仅能够进行复杂环境及应力作用的三轴剪切试验，而且能够进行不同温度下的无侧限压缩、拉伸、劈裂等试验。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种能够模拟复杂环境及应力作用的三轴试验系统，包括加载台架，设置于加载台架中的双层三轴压力室或温控试验箱，设置于加载台架上的加载系统，以及温度控制系统、湿度控制系统和数据采集及控制系统；其中，所述温度控制系统、湿度控制系统和加载系统均与数据采集及控制系统相连，数据采集及控制系统与双层三轴压力室或温控试验箱相连；当加载系统作用于双层三轴压力室，温度控制系统和湿度控制系统均与双层三轴压力室相连，对双层三轴压力室中的三轴试样进行模拟复杂环境及应力作用的温控三轴试验或三轴流变试验或湿控三轴试验；或者，当加载系统作用于温控试验箱，温度控制系统与温控试验箱相连，对温控试验箱中的温控试样进行不同温度下的无侧限压缩试验或无侧限拉伸试验或无侧限劈裂试验。

本发明进一步设置为：所述双层三轴压力室包括双层压力室，设置于双层压力室顶盖上的排气阀，设置于双层压力室内的三轴试样和设置于双层压力室底部的工作台；其中，双层压力室通过工作台与加载台架相连；

所述双层压力室包括底座，设置于底座上的外压力室，设置于外压力室内并位于底座上的内压力室，沿着内压力室的内壁环形螺旋设置的螺旋铜管，以及依次贯穿过外压力室的顶面和内压力室的顶面的活塞导杆；其中，外压力室和内压力室均为底面开口的中空桶体，螺旋铜管沿着内压力室的侧面环绕，螺旋铜管包括交错排布的高温循环铜管和低温循环铜管；

所述高温循环铜管的一端通过保温水管与热水进口相连、高温循环铜管的另一端通过保温水管与热水出口相连， 所述低温循环铜管的一端通过保温水管与冷水进口相连、低温循环铜管的另一端通过保温水管与冷水出口相连；其中，热水进口、热水出口、冷水进口和冷水出口均位于外压力室外；

所述三轴试样包括自上而下依次设置上压力帽、上透水石、试样本体、下透水石和下压力帽，所述试样本体的侧面底端连接有排水管；所述底座开设有与内压力室的内腔相贯通的围压口、排气口和反压口，底座还开设有与外压力室连通的气压口；