[实用新型]一种非饱和土体积变形测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及非饱和土力学变形测量技术领域，更具体涉及非饱和土体积变形测量，其适用于非饱和土三轴试验中的体积变形量测。

背景技术

自然界中的土体是由土颗粒和颗粒间的孔隙组成的，工程中所遇到的土体，大多数以非饱和土形态存在，即孔隙间既含有液体，又含有气体。目前，常用三轴试验来确定非饱和土力学性质，非饱和土三轴试验中的体积变形测量有如下几种方法：1、通过测量压力室内液体体积的变化推断试样体积的变化；2、通过将非饱和土体中排出的气体与液体分别独立测量体积后推断试样体积的变化；3、将局部变形量测装置附加在试样上估测体积变形；4、基于激光或图形处理技术观测试样体积变形。但上述方法分别存在的主要问题是：方法1的压力室结构复杂，往往采用双压力室；方法2需要分别加设测量孔隙气压力和水压力的装置，但其易受外界大气压和温度的影响。方法3的局部变形装置由于箍在试样上，对试样形成了约束，限制了其侧向变形。方法4造价昂贵，结构复杂，推广有一定困难。

为此，在非饱和土三轴试验中应充分考虑上述问题，开发一种简便的体积量测方式就十分必要了。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种针对在非饱和土三轴试验中，根据非饱和土的试样变形规律来测量其体积变形的结构相对比较简单、造价相对较低的一种非饱和土体积变形测量装置的原理性技术方案。

本实用新型是这样实现的，机构中包括变形钢片、连接钢片、应变片、顶杆，直线导套、固定框架和与应变片连接的外部数据记录仪，其特征在于：固定框架是在四个圆柱形钢柱的长度方向对应于三组给定测量高度的位置处同轴分别固定装有三个圆环形圈箍，在每个圈箍的圆周上制有四个对称分布的凸台，在凸台的中心部位制有方向沿圈箍径向的通孔中，固定装入其中部制有通孔的圆柱形的直线导套，在各通孔中，预置有两端为半球形的圆柱形顶杆，在每个圈箍的圆周上通孔的一侧制有带盲孔的凸台，在凸台的盲孔中固定装有连接钢片，在各连接钢片的上端固定装有其长度方向朝向直线导套的变形钢片，变形钢片的内侧底面与直线导套中的通孔垂直，在变形钢片凹口的底部粘贴有应变片，钢柱的下端固定安装在圆盘形承台上。

所述的直线导套通过止付螺丝将其固定在凸台上，连接钢片的下端，通过止付螺丝固定在凸台的盲孔中。

所述的变形钢片的长度大于连接钢片与直线导套两外侧之间平行距离。

所述的刚柱下端外侧，固定装有其轴向制有的通孔与钢柱轴向平行的圆柱形或矩形固定脚，并通过螺钉和圆盘形承台上对应制有的沿其轴向的螺孔，将固定框架固定在承台的上平面靠近外边缘处的与圈箍同轴的圆周上。

所述的变形刚片在凹口处的厚度为0.5mm，凹口的大小尺寸与应变片的大小尺寸相对应。

所述的顶杆的长度大于变形钢片的内边缘至试样外表面的距离2mm。

具体工作时，将试样放置在承台的中心部位，当试样变形时，通过顶杆的运动将位移数据传至变形钢片上，使变形钢片随着发生变形，从而导致应变片的变形，这样，就可以通过外部数据记录仪检测到需要的数据，并通过已经标定的变形钢片的变形量得到需要的数据。由于非饱和土试样变形后大多呈鼓型，根据此规律配合轴向变形的数据通过积分公式则可确定试样的体积变形。

通过以上技术方案，使得试样的体积变形可以通过变形钢片变形后由应变片间接测得，而且，本实用新型结构简单，造价低廉，占用空间小，可以使试样自由变形，量测范围大，能全过程的监测试样的体积变形，可以较好的达到非饱和土体积变形测量的目的。

附图说明

本实用新型有6个附图，其中：图1为一种非饱和土体积变形测量装置的平面示意图，图2为固定框架的立面示意图，图3为变形钢片的平面示意图，图4为变形钢片的侧面示意图，图5为凸台与直线导套的示意图，图6为试验过程中某时刻试样变形及测点分布示意图。

在图1-图5中：1、变形钢片，2、连接钢片，3、螺钉，4、凸台，5、止付螺丝，6、应变片，7、直线导套，8、凸台，9、固定框架，10、固定脚，11、钢柱，12、试样，13、止付螺丝，14、通孔，15、顶杆，16、圈箍，17、承台，18、螺钉，19、盲孔，20、通孔。

在图6中：H为试样12的高度，H/T为靠近承台17处的测量点的高度，H/S为接近试样12中部处的测量点的高度，H/R为接近试样12上部处的测量点的高度，数字1-12为各测量点的分布位置，x为横坐标标记，y为纵坐标标记。

具体实施方式

下面结合附图的实施例，对本实用新型作进一步的说明。