[实用新型]一种土工三轴实验设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土工三轴实验设备，具体为轴向力测量采用传感器串联的方式的土工三轴实验设备。

背景技术

在土工测试中，土体常规三轴试验是以一个圆柱式样在不同的恒定围压下施加轴向力进行剪切直至试样破坏。现有的三轴试验都存在压力检测的问题，根据实验要求，在实验开始阶段需要检测小的载荷，在实验中后期，需要检测大的载荷。随着土力学的发展，对土体变形最开始阶段研究的深入，仅仅采用一个大量程的传感器无法满足实验开始阶段的检测精度要求。为了土工应力应变测试设备要求在土体变形的每一个阶段都提供可靠的试验数据，并且探究土体在每一阶段变形的本构关系模型。

国内学者阎崇超在“土工应力应变测试设备的改进与研究”一文中提到轴向力测量采用传感器串联的方式进行大小量程的分级测量轴向力，但其所谓的传感器串联实质是传感器的并联，大小量程的传感器其实是并联套装在一起，各自具有独立的信号采集系统和动力系统，这使得实验设备整体上非常庞大，而且大小量程传感器的切换结构也非常复杂。

如何提出真正的轴向力测量传感器串联的土工三轴实验设备，并且提出适用该串联方式的控制结构是目前长期希望解决的技术问题，有鉴于此，提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型提出一种土工三轴实验设备，包括轴向加载系统、水平向加载系统、径向应变仪、水压力室和水压力调节控制板；水压力调节控制板用于调节水压力室的围压；轴向加载系统包括轴向液压缸和轴向液压缸下方的串联传感器，串联传感器包括串联的小量程传感器和大量程传感器。

优选为，串联传感器包括支承架，大量程传感器位于支承架上筒内且与轴向液压缸相连，小量程传感器位于支承架下筒内，小量程传感器、隔板、弹簧、压套依次连接，当弹簧受力超过小量程传感器预设值时，压套顶在支承架下筒下端，由大量程传感器检测受力情况。

优选为，轴向液压缸包括无杆腔，有杆腔，活塞杆，轴向加载系统还包括第一流路阀，第二流路阀和四通阀，第一流路阀具有与有杆腔连接的A1口，与四通阀的C2口连接的A2口，与四通阀的C1口连接的A3口，还具有第一滑阀芯，第一滑阀芯被偏压弹簧压向第一滑阀座，在A2口供高压油时第一滑阀芯离开第一滑阀座，第一滑阀芯还具有A7流口，A3口依次与A7流口、第一单向阀、A1口连接形成供油流路，A3口依次与第一滑阀座、A1口连接形成回油流路；

第二流路阀具有与无杆腔连接的B1口，与四通阀的C1口连接的B2口，与四通阀C的C2口连接的B3口，还具有第二滑阀芯，第二滑阀芯被偏压弹簧压向第二滑阀座，在B2口供高压油时第二滑阀芯B5离开第二滑阀座，第二滑阀芯还具有B7流口，B3口依次与B7流口、第二单向阀、B1口连接形成供油流路，B3口依次与第二滑阀座、B1口连接形成回油流路；

四通阀在加压阀位时，C4口与C2口供油连通，C1口与C3口回油连通，在切断阀位时，C1口至C4口各自被四通阀滑阀芯断开，在降压阀位时，C4口与C1口供油连通，C2口与C4口回油连通。

优选为，四通阀一端具有切断控制口C5口，四通阀C另一端具有切断保持阀，切断保持阀具有与C5口连接的E3口，与储油部连接的E1口，与第三泵连接的E2口，切断阀保持阀还具有两个阀台的切断阀芯，切断阀芯一端与四通阀的滑阀芯连接，另一端具有复位弹簧，切断阀芯的两个阀台在四通阀的切断阀位时，同时封闭E1口和E2口，在四通阀的加压阀位时，E1口与E3口连通，在四通阀的降压阀位时，E2口与E1口连通。

优选为，还包括切换阀，其包括切换阀芯，切换阀芯的第一切换阀台位于第一阀腔内，第二切换阀台位于第二阀腔内，第一阀腔具有D1口，D3口，D5口，第二阀腔具有D2口，D4口，D6口，D1口与D2口均与四通阀的C4口相连，切换阀芯延其轴向还具有回流通道，该回流通道与D5口和D6口在同一直线上，四通阀的C3口、切换阀的D5口、回流通道、D6口与储油部形成常开通道；切换阀芯选择性导通D3口、D1口流路和D4口、D2口流路；第一泵为大流量低压泵与D3口相连；第二泵为小流量高压泵与D4口相连。

本实用新型还提出一种土工三轴实验设备的控制方法，其使用前述的土工三轴实验设备：

步骤1)：放置岩土试样；

步骤2)：控制器置四通阀于加压阀位，切换阀于导通D3口、D1口流路，第一泵开始大量供低压油，当串联传感器的小量程传感器有读数时串联传感器与岩土试样接触，控制器采集小量程传感器数据；