[发明专利]一种新型饱和与非饱和渗透三轴仪

说明书

本发明公开了一种饱和与非饱和渗透三轴仪。包括压力室，压力室的上下两端分别设置有压力室顶板和压力室底板，压力室内设置有顶帽，顶帽上设置有荷载杆，压力室底板上设置有底座，压力室上设置有控制装置，控制装置包括轴向力传感器、位移传感器、差压传感器、第一孔隙水压力传感器、第二孔隙水压力传感器、第一体积/压力控制器、第二体积/压力控制器、第三体积/压力控制器、压力控制器和数据采集器，压力室分为压力内室和压力外室。本发明提供的一种饱和与非饱和渗透三轴仪，精度高，实现了三轴试验中饱和‑非饱和的连续性。

技术领域

本发明涉及一种饱和与非饱和渗透三轴仪，属于岩土体测量技术领域。

背景技术

三轴仪是测试岩土体力学性质的重要技术手段之一，岩土工程中常用的三轴仪有常规三轴仪、真三轴仪、应力路径三轴仪、空心扭转三轴仪、高压大型三轴仪以及非饱和土三轴仪等。已有三轴仪的改进已有众多学者进行了探索。根据不同的工程概况，每种三轴仪都有其自身独特的使用优势。三轴试验中饱和、固结以及剪切是三个非常重要的过程。常规三轴试验可以进行岩土体的饱和状态下的力学性质测试，但自然界中一些岩土体往往经历从饱和状态到非饱和状态或者从非饱和状态到饱和状态的反复变化，此时单独的常规三轴试验或者非饱和土三轴试验均不能够准确反映岩土体的力学性质，进而不能提供可靠的岩土参数。

目前的常规三轴仪可以进行岩土体的不固结不排水三轴压缩试验、固结不排水三轴压缩试验以及固结排水三轴压缩试验。而非饱和土三轴仪可以进行岩土体在不同基质吸力条件下的非饱和剪切试验以及不同净应力条件下的非饱和剪切试验。现有真三轴仪、应力路径三轴仪、空心扭转三轴仪、高压大型三轴仪等只是应力状态发生了改变，但也主要进行岩土体饱和后的不同应力条件下的剪切试验，但是目前的常规三轴仪无法进行饱和试样的非饱和三轴试验；也无法进行岩土体的渗透剪切试验。目前的非饱和土三轴仪由于底座中镶嵌陶土板的原因无法快速进行饱和土三轴试验，主要由于陶土板的极低渗透特性造成，也无法进行试样的渗透剪切试验。现有真三轴仪、应力路径三轴仪、空心扭转三轴仪、高压大型三轴仪等也无法进行饱和土的渗透剪切试验，也无法进行岩土体饱和渗流以及反压饱和结束后后的非饱和三轴压缩试验。

本发明在非饱和三轴仪的基础上，通过改变非饱和三轴仪底座和顶帽以及增加应力/体积控制器的形式使得非饱和三轴仪在已有改进非饱和底座的基础上既可以进行饱和土三轴试验，也可以进行非饱和土三轴试验，最主要的是进行饱和渗透剪切试验以及饱和渗流后试样的非饱和三轴压缩试验。该设备的显著优越性是试样在饱和渗流以及反压饱和等试验过程结束后可以直接进行该试样的渗流后以及反压饱和后的非饱和三轴压缩试验，保证了测试试样的连续性，能够更加真实的反映试样经历不同的工况之后的非饱和力学特性以及渗流特性。也解决了黄土等结构性较差岩土体饱和后无法直接取出进行非饱和三轴压缩试验的不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种饱和与非饱和渗透三轴仪，通过改进底座以及增加仪器中应力/体积控制器的技术方法，使得改进后的仪器能够进行饱和土三轴压缩试验以及非饱和土三轴压缩试验，也可以进行饱和渗透剪切试验，该设备可以进行岩土体反压饱和以及饱和渗流试验后的非饱和三轴压缩试验，做到利用同一块试样测试渗透结束或反压饱和结束后的岩土试样非饱和强度，实现了三轴试验中饱和-非饱和的连续性，通过改变底座以及增加仪器中体积/ 压力控制器等技术方法实现了饱和土的渗透剪切试验岩土体饱和渗流以及反压饱和结束后的非饱和三轴压缩试验。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：