[发明专利]三轴试验土单元中心位置孔隙水压力测试系统

说明书

本发明涉及一种三轴试验土单元中心位置孔隙水压力测试系统，包括压力室和其顶部的加载气缸；压力室上、下两端分别设置有压力室进/出气管和压力室进/出水通道；压力室内部放置土单元，土单元通过土单元加压上帽和土单元底座上下夹紧；加载气缸顶部设置有位移传感器，底部设置有气缸压头，气缸压头插入压力室内并压覆在土单元加压上帽上；土单元底座下方设置力传感器；土单元中心位置设置有微型孔隙水压力传感器。本发明结构简单、紧凑、成本低、组装方便、易于操作，可以通过试验控制计算机进行直接、客观测量、监控和显示土单元的孔隙水压力变化过程并绘制孔隙水压力—振次曲线，测量结果具有全面、准确的优点。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种三轴试验土单元中心位置孔隙水压力测试系统。

背景技术

土力学中，土体受力后的变形和强度取决于土体中各碎散颗粒材料受到的有效应力，也即取决于土体受到的总应力和孔隙水压力的压差。利用三轴试验对土的工程性质，诸如强度、变形特性进行研究时，需要客观准确地捕捉并记录试验过程土单元中孔隙水压力的变化。

现有三轴试验装置测量土单元中的孔隙水压力时，往往把孔压传感器置于试验土单元的底部、顶部或者试样侧面。由于顶帽和底座对于土单元的约束作用，使得试样顶部和底部的应力分布并不均匀，相应的孔隙水压力也不均匀，因而将孔压测量传感器置于土单元底部、顶部测得的孔隙水压力值无法客观地反映土单元中孔隙水压力的变化过程，进而使得试验数据无法客观真实地反映土单元所代表土层的工程性质。对于将传感器置于试样侧面的做法，虽然可以规避土单元端部应力不均匀导致孔压不均匀的弊端，但是这种做法需将刚性的孔压传感器固定于柔性的橡皮膜上，固定过程非常复杂、繁琐，并且影响后续土单元的安装；另外，由于孔隙水压力传感器置于土单元侧面，当土单元的渗透系数较小时，传感器测得的结果也无法真实反映土单元内部的孔隙水压力分布。

发明内容

本发明的目的是提供一种三轴试验土单元中心位置孔隙水压力测试系统，直接测量土单元中部孔隙水压力，可以完成应力控制或应变控制模式下静力三轴试验或循环三轴试验，克服现有三轴试验测试系统无法真实客观测量三轴试验过程中土单元中孔隙水压力的弊端。

本发明所采用的技术方案为：

三轴试验土单元中心位置孔隙水压力测试系统，其特征在于：

所述系统包括压力室和其顶部的加载气缸；

压力室上、下两端分别设置有压力室进/出气管和压力室进/出水通道；压力室内部放置土单元，土单元通过土单元加压上帽和土单元底座上下夹紧；

加载气缸顶部设置有位移传感器，底部设置有气缸压头，气缸压头插入压力室内并压覆在土单元加压上帽上；土单元底座下方设置力传感器；土单元中心位置设置有微型孔隙水压力传感器。

压力室包括压力室顶盖和压力室底座，压力室顶盖底面和压力室底座顶面对应设置有环槽，环槽内设置圆筒形的压力室外壁；

压力室外壁的顶端和底端内壁设有错台，对应的环槽也设置有错台。

压力室外壁外围设置有多个竖向的压力室中柱，压力室中柱底端插入压力室底座顶面的插孔，顶端穿过压力室顶盖并通过手拧内螺纹螺母固定。

气缸压头外接压头腔排气管，气缸压头下端设有橡胶密封环，利用压差连接土单元加压上帽。

土单元加压上帽外接土单元加压顶帽排气管和土单元加压顶帽排水管。

土单元环周包覆橡皮膜，上下两端设置滤纸和透水板。

土单元底座外接土单元底座排水管。

压力室底座上设置有微型孔隙水压力传感器接线孔和力传感器接线孔，微型孔隙水压力传感器连接孔隙水压力传感器配线从微型孔隙水压力传感器接线孔引出，力传感器的配线从力传感器接线孔引出。