[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

说明书

本发明公开了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，包括固定在主机底座上面的主机支架，主机底座上面安装有轴向调节活塞，轴向调节活塞的上面安装有轴向液压缸，轴向液压缸内设置有轴向压力活塞，轴向压力活塞的上面固定有压力室，压力室内部开设有试样腔，压力室底座的内部设置有分别与试样腔连通的下进水管和下排水管，试样帽上设置有上浸水管和上进气管，上浸水管连接有GDS压力/体积控制器，压力室侧壁内设置有四个空腔，每个空腔内都设置有柔性液压囊，每个柔性液压囊通过侧向压力开关阀与步进电机驱动控制器连接。本发明结构更惊细，易于操作，可实现控制吸力和测量吸力条件下的非饱和土真三轴湿陷试验。

技术领域

本发明属于岩土工程测试设备技术领域，具体涉及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。

背景技术

黄土是典型的非饱和土，它的微结构特征决定了其具有不同程度的湿陷性。湿陷性黄土在一定的压力作用下浸水，吸力丧失，强度降低，会产生显著的附加下沉，或者湿陷性黄土在浸水后，吸力丧失，加荷会呈现比低湿度情况下大得多的高压缩性。黄土的湿陷变形具有突变性，非连续性和不可逆性，对工程产生的危害极其严重。以往室内试验多利用固结仪和常规三轴仪等仪器，采用单线法和双线法湿陷试验来研究黄土的湿陷变形特性，没有考虑吸力、中主应力对黄土变形和强度的影响，而测量吸力条件下真三轴湿陷试验的研究成果鲜有报道。因此，模拟原状黄土的真实受力浸水条件，进行测量吸力条件下的真三轴湿陷试验是非常有必要的。

西安理工大学2013年申请公开的发明专利CN 03226081 A的真三轴仪在压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器来测量中主应力方向和小主应力方向的变形，但是压力室侧壁安装的四个侧向位移传感器占据的空间太大，不仅影响试验装样和试验操作，而且安装压力室侧壁时不方便，容易对侧向位移传感器造成扰动，四个侧向位移传感器与液压囊中部接触，测得的数据可能只是液压囊中部的变形，试验数据误差较大，并且该真三轴仪无法进行浸水操作，无法模拟原状黄土的真实受力浸水条件，也不能满足使用需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种可测量基质吸力的非饱和土湿陷真三轴仪，该真三轴仪能模拟原状黄土的真实受力浸水条件，采用更加操作简单的方法在力、水耦合作用下测试原状黄土的基质吸力和增湿变形特性，并且测量的结果准确性高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：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，在所述主机底座上端面安装有轴向调节活塞，在主机底座中设置有粗调手柄和细调手柄，所述粗调手柄和细调手柄分别通过传动机构与轴向调节活塞连接，所述轴向调节活塞向上与轴向液压缸连接，轴向液压缸与轴向压力源压力缸相连接，轴向液压缸内设置有轴向压力活塞，轴向压力活塞上端面与压力室底座连接；压力室底座向上通过压力室侧壁和压力室顶盖围成压力室；

所述压力室顶盖的轴心孔中设置有试样帽，所述的主机底座上固定安装有主机支架，主机支架的上横杆上设置有轴向压力传感器，轴向压力传感器向下通过轴向传力杆与试样帽连接；主机支架的立杆上安装有轴向位移传感器，轴向位移传感器的测头向下与压力室顶盖上表面接触；

所述压力室内围绕试样四边分别设置有一个压力腔，每个压力腔中安装有一个柔性液压囊，每个柔性液压囊均通过对应的侧向压力开关阀与外界压力源相接，并用于对试样施加侧向压力；相邻压力腔之间分别通过一个隔板隔开，四个隔板均沿压力室对角线方向对称设置，压力室侧壁四个直角位置外侧分别设置有隔板转动弹性约束机构及隔板径向弹性约束机构，每个隔板与一组隔板转动弹性约束机构和两组隔板径向弹性约束机构同时连接；