[发明专利]基于温控的干湿循环非饱和土三轴仪

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程试验仪器设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于温控的干湿循环非饱和土三轴仪。

背景技术

地下水位以上的土层大多数处于非饱和状态，人工填土、膨胀土、湿陷性黄土等都是典型的非饱和土。为了研究非饱和土的力学性质，可以通过传统的三轴仪进行三轴剪切试验获得。

采用三轴仪进行试验存在一定的局限性：首先，地表的非饱和土的力学性质会随着昼夜和四季交替的温差变化而变化；再者，随着空气湿度的变化、降雨的作用，会使得非饱和土表面吸湿从而改变其力学性质。然而，传统的三轴仪只能进行常温、干燥环境下的三轴试验，由于其无法模拟实际环境中存在的温度和湿度两种耦合变化情况，这就造成了试验结果理想化，并不符合现场实际情况。

发明内容

(一)技术问题

综上所述，为了研究符合温湿度交替耦合实际工况下非饱和土的力学演化特性，，传统的非饱和土三轴仪不能满足试验要求，需要研制一种基于温控的干湿循环非饱和土三轴仪，并用其进行非饱和土的三轴剪切试验，探究非饱和土在这两个因素的耦合作用下表现出来的力学性质。

(二)技术方案

本发明提供了一种基于温控的干湿循环非饱和土三轴仪，包括有三轴仪设备主机，所述三轴仪设备主机包括有土样试验加载平台，所述土样试验加载平台包括有轴向荷载测量组件以及设置于所述轴向荷载测量组件下侧的施压组件，所述轴向荷载测量组件与所述施压组件间隔设置形成有用于装载土样的装载空间，所述施压组件包括有施压动力设备以及活塞，于所述活塞的上侧设置有用于放置土样的饱和陶瓷板，所述施压动力设备与所述活塞动力连接、用于驱动所述活塞运动。

基于上述结构设计，本发明还包括有温度调节系统、压力调节系统、湿度调节系统以及数据分析系统；

所述压力调节系统包括有压力室、主供气组件以及补气组件，所述压力室包括有压力室顶板、压力室围板以及压力室底板，所述压力室顶板以及所述力室底板分设于所述压力室围板的两端、并与所述压力室围板气密性连接，所述轴向荷载测量组件以及所述活塞均设置于所述压力室内，所述主供气组件包括有第一气泵以及与所述第一气泵连接的第一通气管路，所述第一通气管路的一端与所述气泵连接，所述第一通气管路的另一端穿过所述压力室底板插入到所述压力室内部，所述补气组件包括有补气瓶，于所述补气瓶的底部连接有体积控制器、通过所述体积控制器控制所述补气瓶内部气压，于所述补气瓶的顶部设置有第二通气管路，所述第二通气管路的一端与所述补气瓶连接，所述第二通气管路的另一端穿过所述压力室顶板插入到所述压力室内；

所述湿度调节系统包括有湿度控制器以及第三通气管路，所述第三通气管路的一端与所述湿度控制器连接，所述第三通气管路的另一端穿过所述压力室顶板插入到所述压力室内，于所述第三通气管路上设置有第二气泵；

所述温度调节系统包括有具有温度调节功能的恒温箱，所述压力室设置于所述恒温箱内；

所述数据分析系统包括有激光位移传感器、与所述激光位移传感器信号连接的数据采集装置、用于流体导出的第一导出管和第二导出管，所述数据采集装置连接有计算主机，所述第一导出管的末端连接有体积测量装置，所述第二导出管的末端连接有孔隙水压力传感器，所述激光位移传感器设置有于所述恒温箱内、并与所述压力室相对且间隔设置，所述活塞上开设有集水槽，所述饱和陶瓷板设置于所述活塞上并覆盖于所述集水槽上，所述第一导出管以及所述第二导出管均与所述集水槽连通。

优选地，本发明还包括有环境监测传感器，所述环境监测传感器包括有温度传感器以及湿度传感器，所述环境监测传感器设置于所述压力室顶板上。

优选地，于所述第三通气管路上设置有缓冲室，于所述缓冲室内设置有室内湿度检测器。

优选地，所述激光位移传感器设置有两个，两个所述激光位移传感器分设于所述压力室的两侧。

优选地，所述轴向荷载测量组件包括有试样顶板以及与所述试样顶板连接的反力杆，于所述反力杆上设置有轴向荷载传感器，所述试验顶板与所述饱和陶瓷板间隔设置、并形成所述装载空间。

优选地，所述缓冲室为橡胶储气囊。

优选地，所述补气瓶为有机玻璃瓶。

(三)有益效果