[发明专利]一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪及试验方法

权利要求书

1.一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，其特征在于，包括主机部分、浸水部分、三向独立加载装置、孔隙气压力的控制与孔隙水的压力测量装置以及同步数据自动采集装置；

所述主机部分结构包括主机底座（1），在所述主机底座（1）上端面安装有轴向调节活塞（3），在主机底座（1）中设置有粗调手柄（24）和细调手柄（23），所述粗调手柄（24）和细调手柄（23）分别通过传动机构与轴向调节活塞（3）连接，所述轴向调节活塞（3）向上与轴向液压缸（4）连接，轴向液压缸（4）与轴向压力源压力缸相连接，轴向液压缸（4）内设置有轴向压力活塞（5），轴向压力活塞（5）上端面与压力室底座（6）连接；压力室底座（6）向上通过压力室侧壁（7）和压力室顶盖（8）围成压力室；

所述压力室顶盖（8）的轴心孔中设置有试样帽（34），所述的主机底座（1）上固定安装有主机支架（2），主机支架（2）的上横杆上设置有轴向压力传感器（9），轴向压力传感器（9）向下通过轴向传力杆（10）与试样帽（34）连接；主机支架（2）的立杆上安装有轴向位移传感器（11），轴向位移传感器（11）的测头向下与压力室顶盖（8）上表面接触；

所述压力室内围绕试样（17）四边分别设置有一个压力腔（22），每个压力腔中安装有一个柔性液压囊（46），每个柔性液压囊（46）均通过对应的侧向压力开关阀（18）与外界压力源相接，并用于对试样（17）施加侧向压力；相邻压力腔（22）之间分别通过一个隔板（25）隔开，四个隔板（25）均沿压力室对角线方向对称设置，压力室侧壁（7）四个直角位置外侧分别设置有隔板转动弹性约束机构（26）及隔板径向弹性约束机构（27），每个隔板（25）与一组隔板转动弹性约束机构（26）和两组隔板径向弹性约束机构（27）同时连接；

所述压力室底座（6）上端面设置有下金属板（36-1），下金属板（36-1）通过下金属板固定螺栓（29）与压力室底座（6）固定连接，下金属板（36-1）的上端面的中心开设凹槽并内置有陶土板（28），试样帽（34）下端面设置有上金属板（36-2），所述上金属板（36-2）的下表面中心处开设凹槽并内置有塑料多孔板（30），下金属板（36-1）、试样（17）和上金属板（36-2）自下向上包裹有一层橡皮膜（31）；橡皮膜（31）与压力室底座（6）的凹槽之间以及所述试样帽（34）与上金属板（36-2）之间均设置有密封垫圈（32）；所述塑料多孔板（30）上具有针尖状的透水透气孔；

所述孔隙气压力的控制与孔隙水的压力测量装置的结构包括：压力室底座（6）上开设有下进水管道（19）和下排水管道（20），所述下金属板（36-1）上开设有与所述下进水管道（19）和下排水管道（20）相连通的下进水孔和下排水孔，所述试样帽（34）上开设有上进气通道（13），所述上金属板（36-2）上开设有与所述上进气通道（13）相连通的上进气孔，所述上进气通道（13）与气压表（15-1）、气压调压阀（15-2）、气源调压阀（14-2）、气源（14-1）依次连通；所述下进水管道（19）、下排水管道（20）、上浸水通道（12）和上进气通道（13）上均设置有控制阀门；所述下排水管道（20）中通过三通连接有孔压传感器（21）；

所述浸水部分结构包括：所述试样帽（34）上还开设有上浸水通道（12），所述上金属板（36-2）上开设有与所述上浸水通道（12）相连通的上浸水孔，所述上浸水通道（12）通过管道与GDS压力/体积控制器（16）连通，所述上浸水通道（12）连通的管道上设置有控制阀门；

所述三向独立加载装置包括三套伺服步进电机执行机构，均由同步数据自动采集装置控制，其中一套伺服步进电机执行机构的压力缸与轴向液压缸（4）连接，另外两套伺服步进电机执行机构的压力缸分别与压力室侧壁（7）上的侧向压力开关阀（18）连接；另外两套伺服步进电机执行机构上设置有侧向压力传感器（44）和侧向位移传感器（45），侧向位移传感器（45）安装在另外两套伺服步进电机执行机构的滚珠丝杆上。