[发明专利]一种简易手动真三轴仪

说明书

本发明公开一种简易手动真三轴仪，包括刚性底座、水平及竖直承载框、手摇式作动器、围压固定端，可用于土类立方体试块的三向加载。刚性底座主要用来为立方体试块的竖向加载提供竖向支承，刚性底座上安装导轨，使其与水平向的手摇式作动器以及围压固定端装配连接，通过移动导轨上的装置便于安放和取下立方体试块，并可用来调节加载过程中立方体试块的水平位置，手摇式作动器安装在X、Y、Z向，本发明制造成本低，使用过程中不耗电，加载力的量程小，安全性高，操作简单，经济实用，绿色环保，且体积小便于携带，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种用于土类立方体试块三向加载的真三轴仪，尤其是指一种全手动加载的真三轴仪。

背景技术

真三轴试验是模拟土体受到荷重的情况下，土体内任一小单元所承受的应力状态。研究在主应力方向固定的条件下，主应力与应变的关系及强度特性，即土的本构关系。试样一般为立方体或矩形体。在实际岩土环境中，土体所受到的三个主应力的大小往往是不同的，为了得到土体在荷载作用下的应力状态，真三轴仪通过给土类立方体试块施加三向不同的荷载来获得土体在多轴应力状态下的本构关系，有较为广泛的应用。

现有的真三轴仪主要指真三轴液压伺服试验机，它通过液压伺服电机来驱动加载作动头，实现立方体试块的全自动加载，通过连接在计算机上的位移计和力传感器来读取试块在加载过程中的力和位移数据，并自动绘制应力应变关系曲线，从而得到试块的真实本构关系。但其缺点非常明显：其一，真三轴液压伺服试验机制造成本昂贵，加工工艺极其复杂，且使用过程中耗电量大，噪音大；其二，真三轴液压伺服试验机吨位大，加载过程中力的量程大，适用于极限应力较高的立方体试块如混凝土，钢等，对于极限应力非常低的土类试块不适用；其三，由于土类试块的变形量比较大，在加载过程中很容易出现加载作动头互相抵触的现象，导致加载边界条件无法成功模拟，且若操作不当容易引发安全事故。其四，真三轴液压伺服试验机体积庞大，不具备便携性。

由此可知，有必要提出一种新型简易手动真三轴仪。

发明内容：

本发明针对现有技术的不足和存在的问题，提出一种简易手动真三轴仪，在保证土类立方体试块加载过程中测得的应力应变数据准确合理的前提下，同时考虑仪器制造成本、可操作性、经济实用性以及是否绿色环保等因素来提出一种新型的简易手动真三轴仪。

为实现以上的技术目的，本发明采取以下的技术方案：

简易手动真三轴仪，其特征在于：包括刚性底座、手摇式作动器、围压固定端、水平承载框一、水平承载框二、竖直承载框，在刚性底座的四个角点处安装调平螺栓，用来调平仪器，并在刚性底座上安装导轨；力传感器、伸缩杆、伸缩室、承压板、摇柄装配成手摇式作动器，手摇式作动器分为横向手摇式作动器、竖向手摇式作动器、纵向手摇式作动器，加载头、固定杆、承力板装配成围压固定端，围压固定端包括侧向围压固定端和端向围压固定端，侧向围压固定端和端向围压固定端分别在刚性底座的侧面及端面通过导轨与刚性底座连接，横向手摇式作动器与侧向围压固定端通过水平承载框一连接形成一个整体，其中水平承载框一的两端分别用螺栓锚固连接横向手摇式作动器的承压板与侧向围压固定端的承力板，纵向手摇式作动器与端向围压固定端通过水平承载框二连接形成一个整体，其中水平承载框二的两端分别用螺栓锚固连接纵向手摇式作动器的承压板与端向围压固定端的承力板，竖向手摇式作动器与刚性底座通过竖直承载框连接形成一个整体，其中竖直承载框的两端分别用螺栓锚固竖向连接手摇式作动器的承压板与刚性底座，横向手摇式作动器与纵向手摇式作动器通过导轨与刚性底座连接。

刚性底座的处理，根据土类立方体试块的尺寸，确定刚性底座的尺寸，确保立方体试块能全截面放置于刚性底座上。在刚性底座四个角点处预留螺栓孔，安装螺丝，并在适当位置处安装导轨。

调平螺丝，根据刚性底座四个角点处的螺纹孔尺寸确定调平螺丝的尺寸。