[发明专利]三轴试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种三轴试验装置及试验方法，其属于土工试验技术领域，三轴试验装置包括机壳、测试组件、施力组件和测量组件，机壳的内部形成围压室，测试组件包括橡皮膜、顶帽和底帽，橡皮膜内用于盛放试样，顶帽设置于橡皮膜的顶端，底帽设置于橡皮膜的底端；施力组件包括施力轴，施力轴能够沿竖直方向滑动，施力轴与底帽连接；测量组件包括传力杆和荷载传感器，传力杆穿设于荷载传感器且螺纹连接，传力杆的顶部设置有压力补偿室，传力杆的底部与顶帽抵接，传力杆的内部开设有补偿通道，补偿通道连通压力补偿室与围压室，围压室内的水作用于传力杆的轴压等于压力补偿室作用于传力杆的轴压。三轴试验方法采用上述的三轴试验装置。

技术领域

本发明涉及土工试验技术领域，尤其涉及一种三轴试验装置及试验方法。

背景技术

室内岩土试验中，通用的一种试验方法是三轴试验，三轴试验常用的仪器为三轴试验仪，一般采用圆柱形试样，三轴试验仪可以对试样的轴向和周向施加压力，用于确定土体强度、土的模量和阻尼比，推算土的有关性质参数。

如图1所示，三轴试验仪主要包括围压室10＇、顶帽20＇、传力杆30＇和荷载传感器40＇，试样放置于橡皮膜50＇内，橡皮膜50＇设置于围压室10＇内，橡皮膜50＇的顶部设置有顶帽20＇，传力杆30＇设置于围压室10＇的顶部，传力杆30＇的顶部设置有荷载传感器40＇，传力杆30＇的底部能够与顶帽20＇抵接，传力杆30＇与顶帽20＇之间面接触。在更换试样时，需要将橡皮膜50＇和顶帽20＇一同拆除，因此传力杆30＇与顶帽20＇之间面接触便于更换试样。试验过程中，可以通过改变三轴试验仪的轴压与围压来获得土样的特性参数。改变围压的方式为改变围压室10＇内的水压，改变轴压的方式为控制围压室10＇底部的支撑轴沿竖直方向运动。

由于传力杆30＇与顶帽20＇之间面接触，会使传力杆30＇与顶帽20＇间存在缝隙。缝隙位于围压室10＇内，会在传力杆30＇的底面上产生与围压室10＇的压力等大的压力，而传力杆30＇与荷载传感器40＇连接一端却没有与之对应的压力进行平衡，最终导致试样的实测轴压大于实际轴压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三轴试验装置及试验方法，以解决现有技术中存在的试样的实测轴压大于实际轴压的技术问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种三轴试验装置，包括：

机壳，其内部形成围压室；

测试组件，包括橡皮膜、顶帽和底帽，所述橡皮膜内用于盛放试样，所述顶帽设置于所述橡皮膜的顶端，所述底帽设置于所述橡皮膜的底端；

施力组件，包括施力轴，所述施力轴能够沿竖直方向滑动，所述施力轴与所述底帽连接；

测量组件，设置于所述机壳的顶部，所述测量组件包括传力杆和荷载传感器，所述传力杆穿设于所述荷载传感器且螺纹连接，所述传力杆的顶部设置有压力补偿室，所述传力杆的底部与所述顶帽抵接，所述传力杆的内部开设有补偿通道，所述补偿通道连通所述压力补偿室与所述围压室，所述围压室内的水作用于所述传力杆的轴压等于所述压力补偿室作用于所述传力杆的轴压。

其中，所述传力杆的顶端面的直径等于所述传力杆的底端面的直径，所述补偿通道包括相互连通的第一通道和第二通道，所述第一通道沿所述传力杆的轴向延伸且贯穿所述传力杆的顶端，所述第二通道沿所述传力杆的径向延伸且位于所述第一通道的底端，沿所述第一通道的长度方向，所述第一通道的截面积不变。

其中，所述测量组件还包括间隔设置的上支撑板与下支撑板，所述荷载传感器设置于所述上支撑板与所述下支撑板之间，所述传力杆贯穿所述上支撑板与所述下支撑板，所述上支撑板顶部扣盖有上盖，所述上盖与所述上支撑板之间形成所述压力补偿室。

其中，所述传力杆的顶端设置有第一台阶，所述第一台阶上设置有第一螺母，所述第一螺母与所述第一台阶之间夹设有第一橡胶膜，所述第一橡胶膜贴设于所述上支撑板的顶面。