[发明专利]一种土体拉压扭剪多功能的三轴蠕变试验机

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程测试设备技术领域，涉及一种土体拉压扭剪多功能的三轴蠕变试验机。

背景技术

目前关于土体的蠕变试验主要分为微观和宏观等两大研究课题，其中微观蠕变试验的研究是借助于光学显微镜或电子扫描显微镜来观察土体的微细观结构，用微细观机理来解释土体的蠕变特性，但目前只能做到定性说明，定量描述还有一定的难度。

宏观蠕变试验分现场蠕变实验和室内蠕变实验，是借助于试验仪器，通过一系列的试验步骤，研究土体的应力-应变-时间的关系，得到土体的蠕变力学特性。

现场蠕变试验是对现场岩土介质材料测试蠕变，如地基的长期沉降、边坡的位移等，现场蠕变试验结果能较好地反映岩土材料的结构性、裂隙等特征的影响，进行现场蠕变试验的仪器主要有承压板仪、大直剪仪、收敛仪、站孔多点位移计、测斜仪、扰度计等。现场蠕变试验能够提供第一手资料，因此对具体的工程有着重要的指导意义及价值。现场蠕变试验虽然具有仪器简单的特点，但其现场测试费用大、耗时长、受外界干扰也大，尤其无法主动控制土体的应力状态、应力路径和测试的边界条件，使得现场测试结果受到影响。

室内蠕变试验是在试验室内蠕变仪上对岩土试样进行相应的蠕变力学特性测试。室内蠕变试验能够控制应力、应变、排水等条件，而原位蠕变试验则很难控制这些条件，因而只有室内蠕变试验才能对土体进行复杂特性的研究。室内试验能够严格控制试验应力、应变、排水等条件、可重复性好、不受外界干扰、耗资相对较少等优点，故受到广大研究者的重视。在室内进行蠕变试验所采用的蠕变试验仪器分两大类：一类是直接施加剪力的试验仪器，如直接剪切仪和扭转剪切仪；一类是利用拉伸或压缩进行蠕变测试的仪器，有拉伸蠕变仪、压缩蠕变仪。现有这些蠕变设备存在着仪器功能单一、试验应力路径过于简单、人工分级加载、试验测试读数方式不规范等一系列问题。

在许多岩土工程中，土体受荷过程中会发生开裂，这些裂缝经常是由于土体的拉伸破坏引起的。例如，许多挡土墙后的粘性土及粘性土坡滑坡体都存在开裂现象，边坡土体发生一定的变形时，土体中会发生剪切破坏或拉伸破坏，因而产生裂缝，这些裂缝一般规模较大，深入边坡土体，对于土质边坡工程产生严重危害，尤其是具有结构性的黄土边坡工程，因其位移变形相对较小、破坏较为突然，往往会产生灾难性的后果。因此，土体的长期拉伸蠕变与剪切蠕变强度对土工建筑物及边坡稳定性影响很大。在地基中，土体受到荷载作用会导致地基失稳，这种失稳情况是土体在受压情况下产生剪切破坏引起的。例如在建设高层建筑的时候，地基会产生受压变形，土体中发生剪切破坏，导致地基失效。因此，土体的长期抗压蠕变、剪切蠕变强度对土体地基的稳定性影响很大。在地质构造的长期运动中，会产生引起地壳的变形，从而对地表土体会产生一定扭剪变形的影响，在此种情况下，研究土体的长期剪切蠕变强度有一定的意义。

在研究土体长期蠕变强度的同时，应该注重长期抗拉蠕变强度、长期抗压蠕变强度与长期抗剪蠕变强度等三方面的研究。目前对于土体的剪切蠕变强度和压缩蠕变强度的研究较为充分，而对研究单轴拉伸蠕变强度、三轴拉伸蠕变强度、单轴扭剪蠕变强度、三轴扭转剪切蠕变强度还没有相应的研究，进一步开展这些方面的研究，就非常有意义了。

发明内容

本发明的目的是提供一种土体拉压扭剪多功能的三轴蠕变试验机，解决了现有技术中的测试仪器功能单一、试验应力路径过于简单、人工分级加载、试验测试读数方式不规范的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种土体拉压扭剪多功能的三轴蠕变试验机，包括设备平台，设备平台上固定有蠕变加载机构操作柜；蠕变加载机构操作柜的上部固定有工作台，工作台上表面中心位置设置有压力室底座，工作台与压力室底座中心圆孔共同穿有一个下加载柱；工作台下表面连接有小支架与大支架，小支架和下加载柱同时与可转动的蠕变加载平衡杆铰接；另外，大支架与蠕变加载平衡杆铰接；蠕变加载平衡杆另外与杠杆传力连接杆铰接；杠杆传力连接杆和大支架的下端同时与长臂蠕变加载平衡杆铰接；长臂蠕变加载平衡杆的两端分别安装有压力砝码及拉力砝码；长臂蠕变加载平衡杆的一侧下表面安装有磁性限位开关；

在工作台上表面安装有多个中部支撑立柱，在中部支撑立柱的顶端共同固定安装有中部平台；在中部平台下端面中心位置安装有绝对式角位移传感器，绝对式角位移传感器信号输出端与角位移显示仪连接；在中部平台上表面安装有扭矩施力盘与扭矩电动机，扭矩施力盘与扭矩电动机传动连接，扭矩电动机与扭矩电动机控制器信号连接；在扭矩施力盘、中部平台、绝对式角位移传感器轴心处共同穿有传动轴；