[发明专利]内嵌式土工三轴仪及其试验操作方法

说明书

本发明公开一种内嵌式土工三轴仪，包括压力室，压力室包括试样底座、压力罩；试样安置于压力室的试样底座上，并与试样顶部的试样顶帽相接；试样周边包裹有不透水的橡皮膜；试样通过孔隙水压力管与孔隙水压力传感器连接；通过周围压力连接管与周围压力控制系统连接；压力室底座固定试验台升降主轴上，压力室安置于原试验仪器的压力室中，孔隙水排水管通过连接阀门与原试验仪器的孔隙水量测管相连后与孔隙水压力传感器连接，反压连接管通过阀门与原试验仪器的反压量测管相连后再与反压力控制系统连接。本发明还提供了操作方法。该内嵌式三轴仪在不影响原有三轴仪功能的条件下，使试样能够在外部独立完成三轴试验过程中的试样安装、饱和、固结阶段。

技术领域

本发明涉及一种土木工程土工试验领域的内嵌式土工三轴仪。本发明还涉及上述内嵌式土工三轴仪的试验操作方法。

背景技术

在研究土的变形特性和强度特性时通常需要进行三轴试验，三轴试验的实验过程可分为试样安装、饱和、固结和加载四个部分，目前传统三轴试验的试样安装、饱和、固结、加载等步骤均利用一套三轴仪压力室在三轴仪上进行试验，对于渗透系数较小的粘性土土样，饱和、固结过程要花费大量的时间，对于颗粒类材料试样，试样安装、饱和往往要耗费大量时间，而精密三轴仪的高级加载系统和数据采集系统在试样制备与安装、饱和、常规固结阶段未能得到有效利用，这样的试验流程需要耗费大量的试验时间，若通过购置多台三轴仪来提高试验效率，则大大提高试验成本并占据大量实验室空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种内嵌式三轴仪，该内嵌式三轴仪在不影响原有三轴仪功能的条件下，使试样能够在外部独立完成三轴试验过程中的试样安装、饱和、固结阶段，当试样在该内嵌式三轴仪压力室中完成安装、饱和、固结后，能够将该装有固结后试样的内嵌式三轴仪压力室安置于原试验仪器的压力室中继续进行试验的加载过程并完成试验。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

内嵌式土工三轴仪，包括压力室，压力室包括一个带有连接底圈的试样底座、一个下端开口且罩住试样及试样底座的压力罩；压力罩由连接底圈、固定于该连接底圈的透明筒身和筒身顶部的压力室顶盖组成；试样安置于压力室的试样底座上，并与试样顶部的试样顶帽相接；试样周边包裹有不透水的橡皮膜；试样通过孔隙水压力管与孔隙水压力传感器连接；通过反压连接管与反压力控制系统连接；通过周围压力连接管与周围压力控制系统连接；其特征是：所述压力室底座固定于试验台升降主轴上，所述压力室安置于原试验仪器的压力室中，所述孔隙水排水管通过连接阀门与原试验仪器的孔隙水量测管相连后再与孔隙水压力传感器连接，所述反压连接管通过阀门与原试验仪器的反压量测管相连后再与反压力控制系统连接。

上述内嵌式土工三轴仪的试验操作方法，包括以下步骤：

A、在内嵌式土工三轴仪的压力室内安装试样，安装试样顶帽，在压力室内充水，打开周围压力控制系统，通过周围压力连接管在所述压力室内对试样施加围压，打开反压力控制系统对试样施加反压，使试样在该压力室中进行饱和、固结过程，通过孔隙水压力和体积变化检测试样饱和、固结是否完成；

B、待试样达到饱和状态并固结完成后，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，关闭反压力控制系统，关闭周围压力控制系统；断开与第二阀门902连接的反压量测管，断开与第三阀门903连接的周围压力连接管8；

C、将装有已饱和固结完成的所述试样的所述压力室与试验仪器的升降主轴相连接，连接时所述试样底座与试验仪器的升降主轴螺纹连接，向底座一侧的径向螺孔内拧入定位螺钉，使定位螺钉嵌入升降主轴表面轴向凹槽中；打开压力室顶盖上的的中心顶盖，使固定于顶盖下侧的顶头对准所述中心顶盖打开后形成的中心通孔；