[实用新型]一种真三轴试验仪中主应力施加装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种真三轴试验仪中主应力施加装置。

背景技术

目前，用于室内土体试验的各种各样的真三轴仪大体上可以归为两大类。第一类真三轴仪三个主应力非完全独立地施加，大、中主应力σ₁、σ₂是在小主应力σ₃的基础上分别施加偏应力σ₁-σ₃、σ₂-σ₃得到的，此类真三轴仪难以进行如等p等q等特殊应力路径试验。

第二类真三轴仪可以完全独立的施加三个主应力。这类真三轴仪的大、中、小主应力可在三个方向之间自由轮换，因此可以方便地进行各种应力路径试验。缺点是这类仪器三个方向的加压系统之间都容易相互干扰。

第二类仪器中主应力加压方式主要有刚性加压板加压和柔性橡皮膜加压两种。采用柔性橡皮膜加压，虽然可以克服三个方向相互干扰的问题，但是往往存在加压面压力分布不均匀以及施加的压力水平有限等问题，压力过大，橡皮膜可能破坏，尤其对于粗粒土更是如此。而采用刚性板加压虽然可以解决压力分布不均匀、施加的压力水平有限的问题，但是由于刚性板缺乏变形协调性，经常出现加压系统之间相互干扰的问题。

由此，有研究者提出了采用刚性加压板与柔性填充物逐层相间叠合的方法来解决加载过程中相互干扰的问题，取得了一些效果。但新的问题来了，首先，试验过程中，由于柔性填充物刚度很小，在轴向压力下，部分土体挤进加压板空隙中，形成凹凸不平的接触表面，一方面增大了试样与加压板间摩擦力，另一方面阻碍了试样轴向变形的发展，导致试验结果失真；其次，由于加压板和填充物刚度差异很大，与试样接触时形成软硬交错的接触面，在试样表面附近形成极为复杂的应力场，对试验结果的影响很难评估，不利于试验结果分析与运用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种真三轴试验仪中主应力施加装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种真三轴试验仪中主应力施加装置，包括分别设置在试样两侧的两个底座；所述两个底座上均设有能在所述底座上水平移动、且能在竖直方向上伸缩的加载单元；所述试样其中一侧的加载单元外侧与加压装置接触；所述试样另外一侧的加载单元外侧与反力支架接触，所述反力支架上安装有应力传感器。

所述两个加载单元的顶端均与能在所述加载单元上水平移动的轴向加压支架接触；所述试样顶端与承压板接触；所述承压板与竖直设置的轴向传力杆底端接触；所述轴向传力杆顶端与所述轴向加压支架固定连接。保证轴向加压过程中试样的轴向变形与中主应力加载装置竖向变形协调一致。

所述底座包括导轨和设置在所述导轨上、且能在所述导轨上转动的多个轴承；该底座结构简单，制作方便。

所述加载单元包括下加压板和与所述下加压板平行的上加压板；所述下加压板和上加压板之间平行设置有多个中间加压板；所述下加压板与中间加压板之间、相邻的中间加压板之间、所述上加压板与中间加压板之间均设有弹性橡皮管；所述下加压板下表面与所述试样底面处于同一水平面上；所述下加压板下表面与所述轴承接触；所述上加压板、多个中间加压板上均开设有至少一个通孔，竖直设置的立柱自所述通孔穿过所述上加压板和多个中间加压板，且所述立柱底端与所述下加压板固定连接；所述立柱横截面直径小于所述通孔底面直径。该加载单元水平向、竖直向均可以自由滑动，可在试样一侧任意独立施加中主应力，由反作用原理在另一侧得出其应力值。通孔大小略大于立柱的直径，以便上加压板、中间加压板能上下自由移动。

所述下加压板、上加压板靠近所述试样的一侧分别与下接触挡板、上接触挡板固定连接，且所述下接触挡板顶部与所述上接触挡板底部接触且能在竖直方向上相对滑动。下接触挡板、上接触挡板克服了试验时摩擦力过大以及土体挤入中间加压板的问题。

所述下加压板和上加压板靠近所述试样的一侧均开设有L形凹槽；所述下接触挡板底端、上接触挡板顶端均设有与所述凹槽匹配的榫头；所述榫头卡合到所述凹槽内。凹槽和榫头的连接牢固，防止挡板松动。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型实现了真三轴中主应力的独立施加，同时解决了现行采用加压板叠合施加中主应力时摩擦力过大以及土体挤进缝隙导致试验误差过大的问题，为进一步分析三维应力状态下土体力学特性奠定了基础。

附图说明