[实用新型]一种砾类冻土强度测试用的低温三轴室

说明书

本实用新型属于材料性质测定技术领域，公开了一种砾类冻土强度测试用的低温三轴室，应用在动三轴仪上对砾类冻土试样进行动态特性试验，包括顶板、底板和筒身，所述顶板与底板扣合在筒身的两个开口处，并在筒身内形成密封腔室；所述筒身包括内外至少两层独立密封腔室，其中包括相邻的试验腔室和循环腔室；所述循环腔室内具有循环流动的工质。本实用新型的三轴室筒身采用三个玻璃隔板隔开所形成的三腔室结构，从而在原有的试验腔室外部增加循环腔室实现温度调控，并通过外部的真空区域隔绝与外部热交换，从而提高热交换效率。

技术领域

本实用新型属于材料性质测定技术领域，尤其涉及针对砾类冻土强度测试和分析的设备，具体为一种砾类冻土强度测试用的低温三轴室。

背景技术

基于三轴仪的三轴压缩试验是测定工程土体抗剪强度的一种较为完善的方法，常规三轴仪由三轴压力室（以下简称三轴室）、轴向力加载系统、围压反压加载系统、孔隙水压力量测系统等组成。三轴室是三轴仪的核心部件，主要由金属顶板、底板和围压腔组成的密闭容器，用于模拟一定埋深环境下土体真实受力状态。常规三轴压缩试验主要步骤如下：将工程土体制成圆柱体试样，并外套橡胶膜，放入密封三轴室内，然后向三轴室内注入承压介质（例如水、液压油等），施加围压，使试样各方向处于静水压力状态。此时，试样内X、Y、Z三个方向上主应力相等，不发生剪应力破坏。再通过传力杆对试样施加轴向压力，轴向（Z向）主应力逐渐增大，试样最终受剪破坏，计剪切破坏时由传力杆施加在试样上的轴向压应力，从而计算试样的孔隙水压力变化，供施工作为参考依据。

现有的土动三轴仪用的三轴室有且仅有用于放置试样的空腔，通过向空腔内注入油液来实现压力模拟。但由于是常温下测试土壤试样，则得出的试验结果较为单一，无法用于指导一些特定温度下的特殊土壤的动态性能。其中许多高寒地区的土体中由于含水量不足，内部孔隙在水体冻涨过程中受到一定的限制，就会形成土颗粒、冰、气同时存在的复杂结合体，则整体强度的难以测试。若这类非饱和含冰土体遇热，则会在热融过程中，出现土颗粒、冰、气、水四相共存冻融土体，相比于完全冻结状态，土体强度急剧下降，易诱发土体变形、运移、形成山地灾害。现有技术中关于冻融循环条件下粗粒冻土强度参数研究较少，缺乏对砾类冻土在冻融过程中强度变化过程中的完整性测试，缺少强度随着温度、密度、冰水转化率等关系的试验研究，其中主要原因是缺乏较好的试验器材。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于三轴仪中的低温三轴室结构，通过多层筒身结构实现对内部土壤试样的温度调节，从而在不同温度条件下测试其试样在冻融过程的强度变化。

本实用新型所采用的技术方案为：

第一方面，本实用新型公开一种砾类冻土强度测试用的低温三轴室，应用在动三轴仪上对砾类冻土试样进行动态特性试验，包括顶板、底板和筒身，所述顶板与底板扣合在筒身的两个开口处，并在筒身内形成密封腔室；

所述筒身包括内外至少两层独立密封腔室，其中包括相邻的试验腔室和循环腔室；所述循环腔室内具有循环流动的工质。

其中，本实用新型中的低温三轴室是指应用在三轴仪中的试验容器，具有一定的容积，能够在其内部放置土样，同时具有足够的容积填充足够的承压介质，并能够保证较好的密封效果，在内腔维持稳定的压力状态，从而完成需要一定时间过程的冻融测试过程。

其中，内腔中的土样一般放置在置物台上，并套设有橡胶套定型，然后再通过外部设备向内腔中填充承压介质，由液态的承压介质不断挤压使得内腔中的内压达到试验要求，通过在内腔不同位置设置多个传感器来对内部结构进行监控，从而在不断增压过程中记录数据测算土样的结构强度。