[实用新型]土工真三轴试验可变形大尺寸土箱结构

说明书

本实用新型公开一种土工真三轴试验可变形大尺寸土箱结构，主要用于土工真三轴试验大尺寸模型试验，包括工作台、侧向加载板、法向加载板和底板，由承受水平荷载的四块竖直侧向加载板围成土箱主体，相邻侧向加载板之间通过侧向导向装置相连，法向加载板设置在土箱主体的上方，且在法向加载板的外围设置有法向约束框架，法向加载板上还设置有法向加载板导向装置。本方案采用法向约束框架和法向加载板的组合应用，能够实现土箱竖向的有限变形，保证与板与板之间的直角连接；通过侧向加载装置、侧向导向装置和侧向滑动装置等巧妙的设计，实现了土箱自由、有限的变形和水平方向的实时同轴加载，确保整个真三轴试验系统运行的安全性和可靠性，具有显著的经济及实用价值。

技术领域

本实用新型属于土力学室内试验技术领域，具体涉及一种土工真三轴试验可变形大尺寸土箱结构，适用于土工真三轴试验。

背景技术

土工真三轴试验系统能够模拟三个方向不等应力作用下土体的力学特性。相对于常规三轴试验系统，真三轴试验能更合理地解释实际场地条件下土体的力学特性。在土工真三轴试验系统中，3个方向为非等值加载，即三个方向施加应力满足σ₁＞σ₂＞σ₃。所以，在真三轴试验系统中，土样为立方体试件，通过在正交的三个方向施加大小不等的应力，真实反应土样在不等应力作用下的力学特性。

目前，常规的三轴试验和真三轴试验系统往往采用较小的试样，本质是点试验，因试件较小而无法布置较多传感器(传感器布置过多对试件性能影响较大)，并且试件尺度效应问题较大，即试件越小，尺度对试验结果影响越大。为了避免试样尺寸过小且布置较多传感器对试样特性的影响，针对真三轴试验，需要设计大尺寸土箱结构系统，同时要求该土箱结构系统随着土样所受应力的变化而发生改变。

实用新型内容

本实用新型为解决现有真三轴试验中点试验的不足，同时满足土箱随土样所受应力变化而发生变化，提出一种土工真三轴试验中可变形的大尺寸土箱结构，可用于进行土工真三轴大尺寸模型试验，保证在试验过程中土箱根据施加的主应力不同而发生合理、有限变形，保证试验的安全性。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：

一种土工真三轴试验可变形大尺寸土箱结构，用于土工真三轴试验大尺寸模型试验，包括工作台、侧向加载板、法向加载板和底板，由承受水平荷载的四块竖直侧向加载板围成一土箱主体，底板固定在工作台上并位于土箱主体的下方，底板上还设置有底部透水板；

相邻侧向加载板之间通过侧向导向装置相连，保证加载过程中侧向加载板沿着侧向导向装置发生平移动运，且在所述侧向加载板上还设置有用以施加水平方向荷载的侧向加载装置；法向加载板设置在土箱主体的上方，法向加载板上设置有用以施加法向荷载的法向加载装置；

侧向加载板的外侧还设置有侧向滑动装置，侧向加载装置安装在侧向滑动装置上，侧向加载装置可沿侧向滑动装置左右滑动，以实现在加载过程中三轴主应力轴心对应，当土箱尺寸在三轴应力下发生变化时，实现三轴主应力轴心对应是非常关键的。

进一步的，在所述法向加载板的外围还设置有法向约束框架，法向约束框架位于侧向加载板的顶部，法向加载板上还设置有法向加载板导向装置，法向约束框架上方还设置有法向约束框架加载装置；在法向约束框架两侧布置法向约束框架加载装置，确保在试验过程中法向约束框架不发生扭转，同时与侧向加载板紧密连接，确保在加载过程中土箱内土体不向外溢出，法向加载板穿过法向约束框架，在法向加载装置的作用下向土箱内土体施加法向荷载。

进一步的，所述法向加载板导向装置包括导向套和导向杆，导向套固定设置在位于法向加载板顶部的支撑板上，导向杆在法向加载装置的作用下，沿导向套上下移动，有效避免法向加载装置施加荷载时法向加载板发生扭转，保证试验的可靠进行。