[发明专利]双活塞式多功能三轴压力室

说明书

本发明属于土力学三轴压缩试验用核心装置，用它可进行应力式、应变式常规三轴及平面应变、真三轴压缩试验。

迄今为止，同类装置中以日本诚研舍生产的“三向应力控制三轴仪”比较好（见附图2），在该仪器中，中主应力施加装置安放在三轴压力室（29）中，通过管路（24）向一对橡皮袋（22）充压力水，并经橡皮袋将压力施加在试样（23）的侧面，橡皮袋的外侧由一对保护室（21）保护，防止橡皮袋在液压作用下破裂;大主应力是通过轴向活塞（25）经刚性传压板（26）施加;小主应力是通过管路（27）往三轴压力室（29）中充水施加压力的。该仪器的不足之处在于：1.不能直接从外部量测试样在中主应力方向上的变形;2.中主应力与小主应力差值允许范围太小（规定σ₂-σ₃＜2.5公斤/厘米²），否则橡皮袋在与试样接触的边角处易破裂;3.为防止橡皮袋（22）在水压作用下从边角处突出，在保护室（21）的边角处设有边翼（28）（见附图3），边翼平行于试样（23）的小主应力面，但当试样在轴向受压后，试样会在小主应力面发生变形，当达到一定变形量后，侧变形受阻，影响试验结果的准确性，也由于中主应力是通过橡皮袋施加，试样在边角处会受到干扰，影响试验结果;4.在施加大主应力过程中，试样位置易产生上下偏心，影响中主应力的施加。

本发明的目的就在于提供一种双活塞式多功能三轴压力室，利用该压力室可以克服上述之不足。该双活塞式多功能三轴压力室是由三轴加压装置构成（见附图1，其特征在于，施加中主应力的一对加压小活塞室（6）对称地装配在三轴压力室的不锈钢筒（14）壁外侧上，并采用双导向平隔膜（7）密封活塞（9），活塞杆（8）和承压板（4）给试样（5）施加中主应力，活塞杆（8）的另一端与三轴压力室外部的变形量表（15）相连;轴向装有双活塞，即上活塞（20）及下活塞（10）分别与上活塞室（1）和下活塞室（13）相连接，上下活塞室由导管（12）连通。

利用该双活塞式多功能三轴压力室，由于中主应力加压装置组合装配在筒壁上，加压装置采用双导向平隔膜密封活塞施加中主应力，通过与活塞杆另一端相连的变形量表，可以在外部直接测量试样在中主应力方向的变形;并且又由于中主应力是通过活塞系统经刚性板而不是经橡皮袋施加，所以中主应力与小主应力的差值可增至4.5公斤/厘米²，当然，也就不会发生保护室边翼对试样主应力面变形的影响及对试样边角处的干扰。

下面结合附图1介绍本发明的一个实施例，该双活塞式多功能三轴压力室，上下两端筒身为有机玻璃筒[11]，中间部分为不锈钢筒[14]，并对称镶有一对中主应力小压力室[6]，小压力室中的活塞[9]，采用双导向平隔膜密封[7]止水，活塞两端设有活塞杆[8]，它与小压力室两端的衬套为滑配合，活塞杆[8]的一端伸入该三轴压力室内，端部连接刚性中主应力承压板[4]，加压系统通过管路给小压力室活塞[9]施加压力，再经过活塞杆[8]及承压板[4]将压力传给试样[5]，活塞杆的另一端伸出该三轴压力室外部，并接在变形量表[15]上，即可直接测量中主应力方向上的变形。

在底座[19]上设有下活塞[10]并与下活塞室[13]相联，顶盖[3]上有活塞杆[2]与上活塞室[1]的上活塞[20]相连接，顶盖[3]上还设有放气孔[17]，轴向加荷就采用该双活塞式结构，下活塞室[13]与上活塞室[1]由导管[12]相联，从而使施加轴向载荷后，试样上下两端承压相等，可保持试样上下中心位置不变，避免了中主应力作用点偏心。曾利用该装置完成了国家攻关项目的试验任务，取得了良好的试验结果。

附图的简单说明

附图1双活塞式多功能三轴压力室正视图

1……上活塞室    2……活塞杆    3……顶盖    4……承压板

5……试样    6……小活塞室    7……双导向平隔膜

8……活塞杆    9……密封活塞    10……下活塞

11……有机玻璃筒    12……导管    13……下活塞室

14……不锈钢筒    15……变形量表    17……排气孔

19……底座    20……上活塞

附图2日本诚研舍生产的“三向应力控制三轴仪”图

21……保护室    22……橡皮袋    23……试样

24……导管    25……轴向活塞    26……刚性承压板

27……管路    29……压力室

附图3为图2A-A剖视图

23……试样    28……边翼