[发明专利]接触面剪切三轴测试装置及方法

权利要求书

1.一种接触面剪切三轴测试装置，其特征在于，包括试样装置、压力室（8）、加压装置和数据采集装置；

所述试样装置设置于压力室（8）内，包括试样底座、试样帽及设置于试样底座上的试样；所述底座为复合型底座，包括空心环状固定底座（19）及中间的圆形底座（17），圆形底座（17）相对于空心环状固定底座（19）可以发生垂直位移；空心环状固定底座（19）上放置空心圆柱体状试样（14），圆形底座（17）上放置芯柱状试样（13）；芯柱状试样（13）和空心圆柱体状试样（14）顶部设有试样帽（9）；

所述压力室（8）上方设有排气孔（7）；

所述加压装置通过相应管路与空心环状固定底座（19）相连并向试样施加压力，加压装置包括周围压力调节装置（27）和反压力调节装置（34）；

所述周围压力调节装置（27）通过周围压力管路连接至空心环状固定底座（19），与压力室（8）相连通，通过压力室（8）向试样施加周围压力；

所述反压力调节装置（34）通过反压力管路连接至空心环状固定底座（19），与试样相连通，向试样直接施加反压力；

所述数据采集装置用于采集试样在固结过程中的体积变形数据及剪切过程中的轴向位移、轴向力、孔隙水压力及体积变形数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述周围压力调节装置（27）包括周围压力阀（28）、压力源（29）和周围压力控制器（30）；所述压力源（29）沿周围压力管路经周围压力阀（28）向压力室（8）输入压力，所述周围压力控制器（30）用于控制压力源（29）的大小、周围压力的加载及卸载。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反压力调节装置（34）包括压力源（29）和反压力控制器（36）；所述压力源（29）沿反压力管路依次经体变量测管（35）、体变量测管阀（33）向试样输入反压力；所述体变量测管（35）通过管路连接至试样帽（9）和空心环状固定底座（19）与试样相连通，测量试样在固结过程及发生剪切过程中的体积变化；所述反压力控制器（36）用于控制压力源（29）的大小、反压力的加载及卸载。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集装置包括孔隙水压力量测装置（22），孔隙水压力量测装置（22）经孔隙水压力量测管路连接至空心环状固定底座（19），与试样相连通；所述孔隙水压力量测装置（22）包括量管阀（23）、量水管（24）、孔隙水压力阀（25）和孔隙水压力传感器（26）；所述量水管（24）由量管阀（23）控制，用于排除孔隙水压力管路中的气体；所述孔隙水压力传感器（26）由孔隙水压力阀（25）控制，用于测量试验过程中产生的孔隙水压力。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集装置包括升降装置和轴向力传感器（3），所述升降装置包括升降台（21）、试验机主机（1），所述升降台（21）设置于试验机主机（1）上、试样底座底部；所述试验机主机（1）顶部设有横梁（4），轴向力传感器（3）一端连接试验机主机横梁（4），另一端通过活塞（5）与试样帽（9）相连。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括乳胶膜（15），所述乳胶膜（15）的直径与空心圆柱体状试样（14）的外径一致，乳胶膜（15）厚度为0.1mm~0.2mm；乳胶膜（15）包裹于空心圆柱体状试样（14）外侧，顶部与试样帽（9）连接并用橡皮圈扎紧，下端与空心环状固定底座（19）连接并用橡皮圈扎紧。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空心圆柱体状试样（14）上下设有与空心圆柱体状试样（14）相同尺寸的环状透水板（11、20），所述芯柱状试样（13）上下配备有与芯柱状试样（13）相同尺寸的圆形透水板（12、16）；所述环状透水板、圆形透水板分别镶嵌在对应的试样底座及顶部试样帽上。