專利名稱：一種大型平面應變試驗測試設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及土工試驗設備技術領域，具體是一種大型平面應變試驗測試設備。
背景技術：
對土石壩土體進行變形研究，任一點的受力狀態都是三相的，存在大主應力ο 小主應力σ3和中主應力σ2。進行試驗研究既是對土體施加軸向壓力(大主應力0l)、小主應力σ 3、中主應力σ2，測定不同應力狀態下試樣軸向壓力(大主應力Q1)和中主應力 O2、軸向應變、和體應變ε ν，至試樣破壞，求得試樣抗剪強度和應力應變關系。目前，高土石壩土料進行力學特性試驗研究的一個重要手段是使用高壓三軸試驗系統，而三軸試驗系統的側向力相等(即小主應力σ3=中主應力ο2)，不能反映中主應力 σ 2的變化，開展復雜應力狀態與復雜應力路徑下大壩填料的本構特征研究，因此需要進行平面應變試驗，大型平面應變儀在對粗粒料的力學特性研究中占有重要的作用。國內目前現有的平面應變試驗儀器，都是剛性框架結構，加載方式為利用囊袋加壓，加載時中主應力和小主應力的接觸邊角難處理，存在加載困難，囊袋易破，圍壓不能滿足高壓力的要求。因此需要對大尺寸的平面應變試驗儀器進行技術革新，采用新的加載方式，使之滿足高土石壩力學性的試驗研究。
發明內容本實用新型提供一種大型平面應變試驗測試設備，可以在加載時能夠提供高圍壓，滿足高土石壩力學性的試驗研究。一種大型平面應變試驗測試設備，包括容器底座、試樣底座、試樣筒，試樣底座固定在容器底座上部，試樣筒與容器底座密封連接，試樣安裝在試樣底座上，試樣的短邊方向設置兩塊側面板，側面板與試樣預固定，側面板內部與試樣接觸，外部依此與側向活塞、傳感器、調整桿連接，調整桿連接在加壓端板上，四根拉桿穿過試樣筒后與兩端的加壓端板連接固定，在試樣筒的頂部設置軸向活塞，軸向活塞通過密封銅套與試樣筒密封連接。本實用新型去除現有技術中采用的小尺寸平面應變的加壓囊袋，將試樣筒與底座密封連接后，直接在試樣筒內貯滿水，對試樣施加水壓力(即小主應力σ3)，然后通過外部加壓端板對側面板(即中主應力σ2方向)進行限制其變形，從而實現平面應變狀態小主應力Q3和中主應力O2不相等的條件，最后通過軸向活塞施加軸向壓力(即大主應力O1), 從而使試樣在受力過程中達到平面應變狀態，不僅可以使圍壓滿足高壓力的要求，而且相比現有技術加載更容易、實施更方便，滿足高土石壩力學性的試驗研究的要求。
圖1是本實用新型大型平面應變試驗測試設備的正立面剖視圖；圖2是本實用新型大型平面應變試驗測試設備的側立面剖視圖；[0010]圖3是本實用新型大型平面應變試驗測試設備的俯視圖；圖4是本實用新型大型平面應變試驗測試設備部分結構的俯視圖；圖5是本實用新型大型平面應變試驗測試設備的側面加壓端板示意圖。圖中1-軸向活塞；2-密封銅套；3-試樣筒；4-試樣試樣加壓帽；5-側面板；6_側向活塞；7-傳感器；8-加壓端板；9-調整桿；10-試樣底座；11-容器底座；12-下孔壓輸入口 ；13-上孔壓輸出口 ；14-圍壓輸入口 ；15-排水口 ； 16-拉桿；17-側向密封套；18-拉桿就位孔；19-調整桿就位孔；20-滾軸；21-拉桿孔。
具體實施方式
下面將結合本實用新型中的附圖，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整地描述。請參考圖1至圖3，本實用新型大型平面應變試驗測試設備包括容器底座11、試樣底座10、試樣筒3，試樣底座10固定在容器底座11上部，試樣筒3與容器底座11密封連接。 具體的，在容器底座11上可設置面積600X300mm的試樣底座10，試樣底座10上設導軌條用以密封乳膠膜。試樣安裝在試樣底座10上，試樣的短邊方向設置兩塊側面板5，側面板5 的寬度400mm、高度685mm、厚度80mm，側面板5與試樣預固定。側面板5內部與試樣接觸， 外部依此與側向活塞6、傳感器7、調整桿9連接。調整桿9連接在加壓端板8上，通過調整桿9可以調節加載在側面板5的壓力。四根拉桿16穿過試樣筒3后與兩端的加壓端板8連接固定。具體的，試樣筒3上設置供四根拉桿16橫向穿過的拉桿孔21 (如圖4所示)，四根拉桿16與試樣筒3用側向密封套17密封，拉桿16通過拉桿孔21后與加壓端板8連接固定形成中主應力方向反力框架。在試樣筒3的頂部設置軸向活塞1，軸向活塞1通過密封銅套2與試樣筒3密封連接。 加壓端板8上設置有用于固定拉桿16的拉桿就位孔18和用于固定調整桿9的調整桿就位孔19(如圖5所示)。加壓端板8的底部設有滾軸20，使得加壓端板8可在在容器底座11上滑動。試驗過程如下1、將乳膠膜與試樣底座10密封連接，安裝制樣成膜筒，制作尺寸 600 X 300 X 600mm的矩形方塊形狀的試樣后，在試樣頂部安裝試樣加壓帽4，并將乳膠膜與試樣加壓帽4密封連接。容器底座11設有下孔壓輸入口 12、圍壓輸入口 14及排水口 15， 試樣加壓帽4設有上孔壓輸出口 13。試驗時關閉下孔壓輸入口 12，通過上孔壓輸出口 13 連接真空泵，抽氣使試樣內部形成負壓。2、拆除成膜筒，在試樣300X600mm的側面(即試樣的短邊方向)安裝側面板5，并
將其與試樣預固定。容器底座11設有排水口 15，將上孔壓輸出口 13與排水口 15用軟管連接，用以測量試驗過程中的體積變形值。3、安裝試樣筒3，擰緊連接螺母，通過圍壓輸入口 14對試樣筒3內部進行充水。4、安裝加壓端板8。調節調整桿9，推動傳感器7、側面活塞6、側面板5，使側面板 5擠靠在試樣上，并使傳感器7的力值達到預設值。5、對試樣施加保護壓力，然后按常規要求對試樣進行飽和固結。具體的，可通過下孔壓輸入口 12加水，通過排水口 15排出氣泡，進而使得試樣實現飽和固結。6、試樣飽和固結完成后，開動油源泵，通過軸向活塞1對試樣施加偏應力，測記軸向偏應力值、軸向變形值、體積變形值、傳感器7的數值，直到試驗結束。本實用新型去除現有技術中采用的小尺寸平面應變的加壓囊袋，將試樣筒與底座密封連接后，直接在試樣筒內貯滿水，對試樣施加水壓力(即小主應力σ3)，然后通過外部加壓端板對側面板(即中主應力σ2方向)進行限制其變形，從而實現平面應變狀態小主應力Q3和中主應力O2不相等的條件，最后通過軸向活塞施加軸向壓力(即大主應力O1), 從而使試樣在受力過程中達到平面應變狀態，不僅可以使圍壓滿足高壓力的要求，而且相比現有技術加載更容易、實施更方便，滿足高土石壩力學性的試驗研究的要求。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范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求1.一種大型平面應變試驗測試設備，其特征在于包括容器底座(11)、試樣底座(10)、 試樣筒(3)，試樣底座(10)固定在容器底座(11)上部，試樣筒C3)與容器底座(11)密封連接，試樣安裝在試樣底座(10)上，試樣的短邊方向設置兩塊側面板(5)，側面板( 與試樣預固定，側面板(5)內部與試樣接觸，外部依此與側向活塞(6)、傳感器(7)、調整桿(9)連接，調整桿(9)連接在加壓端板(8)上，四根拉桿(16)穿過試樣筒C3)后與兩端的加壓端板(8)連接固定，在試樣筒(3)的頂部設置軸向活塞(1)，軸向活塞(1)通過密封銅套(2) 與試樣筒C3)密封連接。
2.如權利要求1所述的大型平面應變試驗測試設備，其特征在于試樣筒C3)上設置供四根拉桿(16)橫向穿過的拉桿孔(21)，四根拉桿(16)與試樣筒(3)用側向密封套(17) 密封，拉桿(16)通過拉桿孔(21)后與加壓端板(8)連接固定形成中主應力方向反力框架。
3.如權利要求2所述的大型平面應變試驗測試設備，其特征在于加壓端板(8)上設置有用于固定拉桿(16)的拉桿就位孔(18)和用于固定調整桿(9)的調整桿就位孔(19)。
4.如權利要求1所述的大型平面應變試驗測試設備，其特征在于容器底座(11)設有下孔壓輸入口(12)、圍壓輸入口(14)及排水口(15)，試驗時在試樣頂部安裝試樣加壓帽 (4)，試樣加壓帽(4)設有上孔壓輸出口(13)。
5.如權利要求1所述的大型平面應變試驗測試設備，其特征在于加壓端板(8)的底部設有滾軸00)。
6.如權利要求1所述的大型平面應變試驗測試設備，其特征在于試樣為矩形方塊形狀，尺寸為 600 X 300 X 600mm。
7.如權利要求1所述的大型平面應變試驗測試設備，其特征在于試驗圍壓最大可達到 3. OMPa。
專利摘要本實用新型提供一種大型平面應變試驗測試設備，包括容器底座、試樣底座、試樣筒，試樣底座固定在容器底座上部，試樣筒與試樣底座密封連接，試樣安裝在試樣底座上，試樣的短邊方向設置兩塊側面板，側面板與試樣預固定，側面板內部與試樣接觸，外部依此與側向活塞、傳感器、調整桿連接，調整桿連接在加壓端板上，四根拉桿穿過試樣筒后與兩端的加壓端板連接固定，在試樣筒的頂部設置軸向活塞，軸向活塞通過密封銅套與試樣筒密封連接。本實用新型不僅可以使圍壓滿足高壓力的要求，而且相比現有技術加載更容易、實施更方便，滿足高土石壩力學性的試驗研究的要求。
文檔編號G01N3/10GK201955267SQ20112004655
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者丁紅順, 左永振, 張繼勛, 程展林 申請人:長江水利委員會長江科學院