[实用新型]一种套杆推动式平面应变试验装置

说明书

本实用新型涉及一种套杆推动式平面应变试验装置，设置在真三轴仪压力室内，真三轴仪压力室包括压力室底板、压力室顶盖及压力室外筒，在真三轴仪压力室内对称设置两组三连杆光面刚性挡板机构，所述三连杆光面刚性挡板机构包括光面刚性挡板、两根副螺杆、一根主螺杆、若干螺母、钢板条和压力盒；本实用新型通过螺杆旋进方式带动光面刚性挡板施压，结合现有的真三轴压力室对岩土材料进行平面应变试验，可准确的进行平面应变方向上主应力的独立控制和量测，从而获得反映该岩土材料的在平面应变状态条件下的强度和变形特性。

技术领域

本实用新型属于岩土工程测试设备技术领域，涉及一种用于真三轴试验研究中平面应变条件下土力学性质测试的装置，具体为一种套杆推动式平面应变试验装置。

背景技术

在实际工程中，很多工程问题（如深基坑、挡土墙、高填方路堤、大坝、隧道）都处于或近似处于平面应变状态，而目前对于平面应变问题的工程，在设计时，参数的选择一般都是按照常规三轴或直剪试验来确定，未考虑平面应变条件下中主应力方向的约束和应力的变化对土的强度贡献。因此，依据平面应变试验来确定土体的力学特性可充分发挥土的强度，提高工程经济性。

自从Kjellman（1936）对其所研制的3组互相平行的刚性挡板加载方式的真三轴仪进行改造，通过限制主应力方向一对刚性挡板的位移即可对立方体试样施加平面应变应力状态，该装置在被认为是最早的平面应变装置，但该仪器的加载机构复杂，并且相邻两个方向的加载板相互干扰。之后Hambly、Jakobson和Roscoe等以Kjellman所研制平面应变装置为基础开发出了类似的平面应变试验仪，但该类仪器仍然较难克服各刚板之间交叉而产生的应力、应变边角干涉效应。随后，Wood在此基础上改进了压力室，试样为长条形，该仪器基本实现了平面应变条件，由于将作用面长度加大，增大了该面上的摩擦力，导致试验过程中对中主应力作用面上存在剪应力，且量测精度下降。Green开发了小尺寸试样的平面应变仪，虽降低了加载板和试样之间的摩擦力，但同时使得加载装置移动的范围较大，导致试验过程实现起来较困难。这类平面应变仪共同的缺点是刚、柔界面的相互挤压问题及试样与约束板之间的摩擦均会影响试验结果的准确性。基于常规三轴压力室及真三轴仪压力室进行相应的平面应该改造是平面应变仪发展的重要趋势之一。在三轴压力室内加入两块钢板，实现平面应变状态的剪切真三轴仪的蓬勃发展带动了平面应变仪的快速发展，这类平面应变仪大多是在真三轴仪的压力室及应力控制系统上进行改造，或者直接采用真三轴仪来完成平面应变试验。参见图4，在加载过程中有独立的装置来保证方向的应变=0，方向为刚性约束，方向为刚性加载，方向采用柔性水囊加载。这两类改装后的压力室缺点在于刚性板与土样之间的摩擦会影响轴向力的测量和试验结果，且大多不能实现σ₂方向上应力的量测。

现有的基于真三轴压力室改造的平面应变系统，原理简单可行，虽实现了方向的应变=0，但实际工程中的平面应变状态对应着明确的应变条件=0，不对应着明确的应力条件。现有的改造只满足了变形条件，且由于刚性挡板装入压力室后无法对其水平位移进行调控，所以会造成在试样固结阶段无法对σ₂方向施加固结围压，使得平面应变方向上的主应力σ₂在固结阶段未达到固结应力，导致土体在开始剪切初始阶段时，σ₂方向上的主应力实为小主应力，随着剪切变形的不断发展，才逐步发展为中主应力，此时，土体才真正进入平面应变状态。正是由于这种差异，导致现有的仪器不能完全模拟实际工程中土的平面应变状态。

发明内容

本申请提供一种套杆推动式平面应变试验装置，消除现存的缺陷，使得改进后新的压力室平面应变机构既能保证良好的可操作性，又能使土的平面应变状态更符合实际工程情况。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下: