粗粒土真三軸試驗的製造方法
2023-06-09 16:47:56
粗粒土真三軸試驗的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了粗粒土真三軸試驗機，包括，側向加載裝置、側向力感應裝置、控制器，側向加載裝置的加載端為柔性加載端，控制器的輸入端與所述側向力感應裝置連接，輸出端與側向加載裝置連接，根據初始測力值及二次測力值獲取待測量粗粒土樣本的側向力。解決了上述現有技術中三軸測試過程中，精度低誤差大的問題。因此在對待檢測粗粒土樣本進行較好固定的同時，可保證較好的檢測精度，提高了測量數據的精度及可靠性。
【專利說明】粗粒土真三軸試驗機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及巖土工程、建築材料、地質災害研究與應用的【技術領域】，尤其是粗粒土真三軸試驗機。
【背景技術】
[0002]隨著現代化經濟進程的推進、基礎設施的完善及新型材料的應用。土石及地質巖體的性能測試已經廣泛應用於巖土工程、建築材料、地質災害研究與應用等領域。在實施地質巖體等物質的測試過程中，廣泛採用了 CT掃描、三軸剪切滲流及三軸試驗等測試設備。在應用較多的巖土工程領域中，由於可通過巖石三軸測試進行邊坡穩定、巷道(隧道)圍巖維護、衝擊地壓、地震效應等方面的研究，因此，三軸測試在實際的工程應用較為普遍。上述三軸測試多採用測試機給予實現，在實現過程中，三軸測試機從多個方向對試樣進行施力，通過傳感器獲得試樣的性能參數。在施力過程中，為了使施力測試結果更為準確，而不受到樣本性狀特徵的影響，通常需要將試樣外形加工成測試所要求的性狀，但在實際應用中，特別是對於混合試樣，在測試過程中由於試樣的多方受力，試樣本身會產生變形，而該在變形過程中所產生預緊力，會造成待檢測粗粒土樣本的測試應力結果產生較大誤差，從而使測試造成偏差、測試數據失真。降低了測試的精度及測試數據的可靠性，提高了測試的成本。使後續的具體分析精度降低。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供粗粒土真三軸試驗機，解決了上述現有技術中三軸測試過程中，精度低誤差大的問題。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提供了粗粒土真三軸試驗機，包括，側向加載裝置、側向力感應裝置、控制器，其特徵在於，所述側向加載裝置的加載端為柔性加載端，所述控制器的輸入端與所述側向力感應裝置連接，輸出端與所述側向加載裝置連接，驅動所述側向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加初始側向力，使所述柔性加載端產生柔性變形後，接收所述側向力感應裝置的初始測力值，驅動所述側向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加檢測側向力，使所述柔性加載端對所述待測量粗粒土樣本施加檢測側向力，接收所述側向力感應裝置的二次測力值；根據所述初始測力值及二次測力值獲取待測量粗粒土樣本的側向力。
[0005]在一種優選的實施方式中，所述柔性加載端為加載板，該加載板包括，加壓面及施壓面，在所述加壓面與施壓面之間設置多個加壓梁，使所述加壓梁的傳力方向與所述加壓面的加壓方向一致，相鄰加壓梁之間固定連接柔性填料。
[0006]在一種優選的實施方式中，所述加壓梁的截面形狀為「工」形；所述多個加壓梁沿所述加壓面的加壓方向平行設置。
[0007]在一種優選的實施方式中，還包括:外側施力板；所述外側施力板與所述加壓面之間通過滾動軸承活動連接。
[0008]在一種優選的實施方式中，還包括，軸向加載裝置及軸向力感應裝置，所述軸向力感應裝置與所述軸向加載裝置的頂部固定連接，所述軸向加載裝置設置於所述待測量粗粒土樣本的軸向，所述控制器的輸入端與所述軸向力感應裝置連接，輸出端與所述軸向加載裝置連接，驅動所述軸向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加軸向力，接收所述軸向力感應裝置的軸向測力值，根據所述軸向測力值獲取待測量粗粒土樣本的軸向力。
[0009]在一種優選的實施方式中，所述軸向力感應裝置或側向力感應裝置還包括，密封外殼，所述密封外殼密封於所述軸向力感應裝置或側向力感應裝置的外側。
[0010]在一種優選的實施方式中，還包括:側向液位傳感器及側向注油泵，所述側向加載裝置為側向液壓加載裝置；所述側向液位傳感器裝配於所述液壓側向加載裝置的油缸中，所述側向注油泵的輸油端與所述油缸的注入口連通；所述控制器的輸入端與所述側向液位傳感器的輸出端連接，輸出端與所述側向注油泵的驅動端連接；當所述二次測力值超過設定值時，若所述側向液位傳感器的液位信號小於標定值，則向所述側向注油泵發送側向注油泵驅動信號，驅動所述注油泵向所述側向液壓加載裝置的油缸中注油。
[0011]在一種優選的實施方式中，還包括:軸向液位傳感器及軸向注油泵，所述軸向加載裝置為軸向液壓加載裝置；所述軸向液位傳感器裝配於所述液壓軸向加載裝置的油缸中，所述軸向注油泵的輸油端與所述油缸的注入口連通；所述控制器的輸入端與所述軸向液位傳感器的輸出端連接，輸出端與所述軸向注油泵的驅動端連接；當所述軸向測力值超過設定值時，若所述軸向液位傳感器的液位信號小於標定值，則向所述軸向注油泵發送軸向注油泵驅動信號，驅動所述注油泵向所述軸向液壓加載裝置的油缸中注油。
[0012]在一種優選的實施方式中，還包括:無線通信單元；所述無線通信單元與所述控制器的輸出連接，當控制器30發送側向注油泵驅動信號或軸向注油泵驅動信號時，將側向注油泵驅動信號或軸向注油泵驅動信號發送到無線通信單元中，無線通信單元向遠端進行發送。
[0013]在一種優選的實施方式中，還包括:輸入裝置，所述輸入裝置與所述控制器的輸入端連接。
[0014]由此可知，本實用新型的有益效果為，通過兩次加壓，從而可對測試中的初始應力進行去除，因此在對待檢測粗粒土樣本進行較好固定的同時，可保證較好的檢測精度，提高了測量數據的精度及可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實用新型的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機的結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機的控制系統結構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的一種實施方式中，加載板的局部結構示意圖；
[0019]圖4為本實用新型的另一種實施方式中，加載板的局部結構示意圖；
[0020]圖5為本實用新型的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有側向注油泵的結構示意圖；
[0021]圖6為本實用新型的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有側向注油泵的控制系統結構示意圖；
[0022]圖7為本實用新型的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有軸向注油泵的結構示意圖；
[0023]圖8為本實用新型的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有軸向注油泵的控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合本實用新型的附圖，對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0025]如圖1、2所示，本實用新型一種實施方式中的粗粒土真三軸試驗機的結構包括，在水平方向的兩側設置側向加載裝置11、12，在側向加載裝置11、12的加載端固定側向力感應裝置，即側向測力傳感器21、22，其加載端為柔性加載端，即，在對測量粗粒土樣本40的加載過程中，可根據待測量粗粒土樣本40的外形產生柔性變形。在垂直方向包括上下設置的軸向加載裝置13、14，在軸向加載裝置13、14的加載端固定軸向力感應裝置，即軸向測力傳感器23、24。其側向加載裝置11、12通過側梁、軸向加載裝置13、14通過上下支撐梁與外主體連接、支撐。其側向加載裝置11、12及軸向加載裝置13、14可採用多種驅動方式給予實現，如液壓驅動方式或機械驅動方式。如圖2為本實用新型一種實施方式中的粗粒土真三軸試驗機的控制器的結構示意圖所示，控制器30的輸入端與側向力測力傳感器21、22及軸向測力傳感器23、24的感應輸出端連接。輸出端與側向加載裝置11、12及軸向加載裝置13、14的驅動端連接。控制器30的數據採集過程為，首次驅動側向加載裝置11、12對待測量粗粒土樣本40施加初始側向力，使柔性加載端產生柔性變形後,接收側向力測力傳感器21、22的初始測力值，驅動側向加載裝置11、12對待測量粗粒土樣本40施加檢測側向力，使柔性加載端對待測量粗粒土樣本40施加檢測側向力，接收側向測力傳感器21、22的二次測力值；根據從二次測力值中去除初始測力值，則可獲取待測量粗粒土樣本40的側向力，從而完成了待測量粗粒土樣本40的側向力檢測。
[0026]為使檢測更為準確，在本實用新型的一種實施方式中，如圖3所示，側向加載裝置
11、12的加載端為加載板31、32，該加載板31、32的結構相同，以下將以加載板31為例，對其結構給予說明，加載板31包括，加壓面311及施壓面312，在加壓面311與施壓面312之間設置多個加壓梁34，使加壓梁34的傳力方向與加壓面311的加壓方向一致，相鄰加壓梁34之間固定連接柔性填料33。其加壓梁34的截面形狀為「工」形。多個加壓梁34為平行設置。
[0027]為使加載板31 (或32)在使用過程中，對加壓面311的側向力施加更為平穩，在本實用新型的一種實施方式中，如圖3、4所示，在加載板31、32的加壓面311的外側還設置外側施力板50。該外側施力板50的材料可優選為不鏽鋼或鋁合金材料。該外側施力板50與加壓面311可採用多種連接方式進行固定連接或活動連接，其中固定連接可採用焊接、插接或螺栓連接等方式進行連接。在本實用新型的一種實施方式中，為使待測量粗粒土樣本40在軸向的移動更為靈活,外側施力板50與加壓面311之間還可通過滾動軸承60進行活動連接。其滾動軸承60可優選為滾針軸承。在進行連接時，滾動軸承60的內圈可與外側施力板50固定連接，其外側施力板50與加載板31、32可外加固定罩，從而實現加載板31、32的加壓面311與滾動軸承60的相對固定，並可使滾動軸承60的外圈可與加壓面311產生軸向滑動。從而，當待測量粗粒土樣本40處於欲施力階段或施力階段時，相對於外側施力板50的軸向滑動更為靈活，從而使側向測力傳感器21、22的測量更為準確。在上述方案中，為使滾動軸承60與外側施力板50的連接更為平穩。
[0028]為使本實用新型在檢測中可有效防水，在本實用新型的一種實施方式中，軸向測力傳感器23、24或側向測力傳感器21、22外部還設置密封外殼，密封外殼密封於軸向測力傳感器23、24及側向測力傳感器21、22的外側。從而可滿足測試中防水的需要。
[0029]為使本實用新型中的粗粒土真三軸試驗機在對待測量粗粒土樣本40的檢測中，其雙側加載測試應力時更為穩定，因此，在本實用新型的一種實施方式中，如圖5、6所示，側向加載裝置11、12為側向液壓加載裝置，該側向液壓加載裝置包括，雙側油缸111、121及液壓缸112、122。在雙側油缸111、121中裝配側向液位傳感器113、123，在雙側油缸111、121的注入口設置側向注油泵114、124，側向注油泵114、124的輸油端與油缸111、121的注入口連通。控制器30的輸入端與側向液位傳感器113、123的輸出端連接，輸出端與側向注油泵114、124的驅動端連接。當二次測力值或軸向測力值超過設定值時，若側向液位傳感器113、123的液位信號是否小於標定值，如80%的油箱液位，則向注油泵114、124發送側向注油泵驅動信號，驅動注油泵114、124向側向液壓加載裝置的油缸中注油。從而可實時控制側向加載液壓油缸的供油量，精確控制油缸移動，使加載時試樣中心位置不改變。同時可準確控制油壓力的穩定，保證了本實用新型中的粗粒土真三軸試驗機能分別進行不同的應力、應變控制試驗和長期試驗的穩定性。確保試驗精度。
[0030]為使本實用新型中的粗粒土真三軸試驗機在對待測量粗粒土樣本40的檢測中，其雙側加載測試應力時更為穩定，因此，在本實用新型的一種實施方式中，如圖7、8所示，軸向加載裝置13、14為軸向液壓加載裝置，該軸向液壓加載裝置13、14包括，上下設置的軸向油缸131、141及液壓缸132、142。在雙軸油缸131、141中裝配軸向液位傳感器133、143，在雙軸油缸131、141的注入口設置軸向注油泵134、144，使軸向注油泵134、144的輸油端與油缸131、141的注入口連通。控制器30的輸入端與軸向液位傳感器133、143的輸出端連接，輸出端與軸向注油泵134、144的驅動端連接。當軸向測力值超過設定值時，若軸向液位傳感器133、143的液位信號是否小於標定值，如80%的油箱液位，則向注油泵134、144發送軸向注油泵驅動信號，驅動注油泵134、144向軸向液壓加載裝置的油缸中注油。從而可實時控制軸向加載液壓油缸的供油量，精確控制油缸移動，使加載時試樣中心位置不改變。同時可準確控制油壓力的穩定，保證了本實用新型中的粗粒土真三軸試驗機能分別進行不同的應力、應變控制試驗和長期試驗的穩定性。確保試驗精度。
[0031]為便於本實用新型中的粗粒土真三軸試驗機與遠端進行通信，從而更便於對本地數據進行管理及預警，因此，在本實用新型中的一種實施方式中，還包括:無線通信單元；無線通信單元與控制器30的輸出連接，當控制器30發送側向注油泵驅動信號或軸向注油泵驅動信號時，將側向注油泵驅動信號或軸向注油泵驅動信號發送到無線通信單元中，無線通信單元向遠端進行發送。在另一實施方式中，為便於對控制器30進行操作，該控制器30的輸入端還可連接輸入裝置，如鍵盤類器件，從而便於對控制器30的控制及操作。
[0032]由此可知，本實用新型的有益效果為，通過兩次加壓，從而可對測試中的初始應力進行去除，因此在對待檢測粗粒土樣本進行較好固定的同時，可保證較好的檢測精度，提高了測量數據的精度及可靠性。
[0033]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.粗粒土真三軸試驗機，包括，側向加載裝置、側向力感應裝置、控制器，其特徵在於，所述側向加載裝置的加載端為柔性加載端，所述控制器的輸入端與所述側向力感應裝置連接，輸出端與所述側向加載裝置連接，驅動所述側向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加初始側向力，使所述柔性加載端產生柔性變形後，接收所述側向力感應裝置的初始測力值，驅動所述側向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加檢測側向力，使所述柔性加載端對所述待測量粗粒土樣本施加檢測側向力，接收所述側向力感應裝置的二次測力值；根據所述初始測力值及二次測力值獲取待測量粗粒土樣本的側向力。
2.根據權利要求1所述的粗粒土真三軸試驗機,其特徵在於,所述柔性加載端為加載板，該加載板包括，加壓面及施壓面，在所述加壓面與施壓面之間設置多個加壓梁，使所述加壓梁的傳力方向與所述加壓面的加壓方向一致，相鄰加壓梁之間固定連接柔性填料。
3.根據權利要求2所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，所述加壓梁的截面形狀為「工」形；所述多個加壓梁沿所述加壓面的加壓方向平行設置。
4.根據權利要求2所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，還包括:外側施力板；所述外側施力板與所述加壓面之間通過滾動軸承活動連接。
5.根據權利要求1或2所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，還包括，軸向加載裝置及軸向力感應裝置，所述軸向力感應裝置與所述軸向加載裝置的頂部固定連接，所述軸向加載裝置設置於所述待測量粗粒土樣本的軸向，所述控制器的輸入端與所述軸向力感應裝置連接，輸出端與所述軸向加載裝置連接，驅動所述軸向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加軸向力，接收所述軸向力感應裝置的軸向測力值，根據所述軸向測力值獲取待測量粗粒土樣本的軸向力。
6.根據權利要求5所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，所述軸向力感應裝置或側向力感應裝置還包括，密封外殼，所述密封外殼密封於所述軸向力感應裝置或側向力感應裝置的外側。
7.根據權利要求1所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，還包括:側向液位傳感器及側向注油泵，所述側向加載裝置為側向液壓加載裝置；所述側向液位傳感器裝配於所述液壓側向加載裝置的油缸中，所述側向注油泵的輸油端與所述油缸的注入口連通；所述控制器的輸入端與所述側向液位傳感器的輸出端連接，輸出端與所述側向注油泵的驅動端連接；當所述二次測力值超過設定值時，若所述側向液位傳感器的液位信號小於標定值，則向所述側向注油泵發送側向注油泵驅動信號，驅動所述注油泵向所述側向液壓加載裝置的油缸中注油。
8.根據權利要求7所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，還包括:軸向液位傳感器及軸向注油泵，所述軸向加載裝置為軸向液壓加載裝置；所述軸向液位傳感器裝配於所述液壓軸向加載裝置的油缸中，所述軸向注油泵的輸油端與所述油缸的注入口連通；所述控制器的輸入端與所述軸向液位傳感器的輸出端連接，輸出端與所述軸向注油泵的驅動端連接；當所述軸向測力值超過設定值時，若所述軸向液位傳感器的液位信號小於標定值，則向所述軸向注油泵發送軸向注油泵驅動信號，驅動所述注油泵向所述軸向液壓加載裝置的油缸中注油。
9.根據權利要求7或8所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，還包括:無線通信單元；所述無線通信單元與所述控制器的輸出連接，當控制器30發送側向注油泵驅動信號或軸向注油泵驅動信號時，將側向注油泵驅動信號或軸向注油泵驅動信號發送到無線通信單元中，無線通信單元向遠端進行發送。
10.根據權利要求1所述的粗粒土真三軸試驗機，其特徵在於，還包括:輸入裝置，所述輸入裝置與所述控制器的輸入端連接。
【文檔編號】G01N3/12GK203965253SQ201420337746
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】張繼勳 申請人:成都東華卓越科技有限公司