一種滿足不同尺寸試樣三軸剪切試驗的裝置的制造方法
【技術領域】
[〇〇〇1]本實用新型涉及巖土工程土工試驗的技術領域，是一種滿足不同尺寸試樣三軸剪切試驗的試驗裝置和試驗方。
【背景技術】
[0002]三軸試驗是土力學方面最重要的試驗之一，是巖土工程工作者考察土的工程力學性狀、尋求合理設計參數、從事理論研究所不可缺少的試驗手段。在進行土壩、邊坡等土工建筑物的穩定性計算，土壓力問題及地基承載力等問題的研究時，廣泛采用的破壞準則為摩爾一庫倫破壞準則，而三軸剪切試驗是一種廣泛應用的可利用摩爾一庫倫準則求解相關參數的試驗;常規三軸剪切試驗及復雜的不同應力路徑下三軸剪切試驗是研究巖土工程材料的本構模型等問題的重要途徑，各大高校和科研院所均在進行不同巖土材料的三軸試驗研究。因此，三軸剪切試驗儀的應用非常廣泛。
[0003]傳統的大型三軸剪切試驗儀存在以下幾個不足：
[0004](1)三軸剪切試驗儀的圍壓室與可移動底座一般通過螺栓進行連接，而螺栓雖然可以解決圍壓室與可移動底座的連接問題，但是將其運用在大型三軸剪切試驗儀上時，普遍存在因螺栓個數較多，連接費時費力且不可避免的存在不同螺栓安裝松緊程度不一的問題。
[0005](2)在試樣安裝過程中，三軸剪切試驗儀的圍壓室與可移動底座的密封措施，一般是通過在可移動底座上的水平面預留凹槽內放置密封圈與圍壓室的底面在水平方向上通過螺栓進行擠壓密封，存在水平凹槽內的土顆粒不易清洗干凈等不利因素。而水平凹槽的設計在清洗不徹底情況下，極易損傷密封圈，在造成密封效果差的同時，減少了密封圈的使用壽命。
[0006](3)因研究需要對巖土工程材料進行三軸剪切試驗時，傳統的三軸剪切試驗中試樣的尺寸一般取直徑高度為300 X 600mm、200 X 400mm、150 X 300mm的圓柱體，而由于傳統的室內三軸剪切儀只能進行一種尺寸(如300 X 600mm)試樣的試驗，在科研人員或試驗方案的需求而進行研究不同尺寸(如200X400mm)試樣的力學特性、試樣尺寸效應等問題時就需要特定試樣尺寸（如200X400mm)的三軸剪切試驗儀。因此購置相同試驗原理，僅僅試樣尺寸不同的三軸剪切試驗儀造成了企業營運成本高，高校、科研院所科研經費利用率低，浪費了國家資源。
[0007]本實用新型提供的三軸剪切試驗儀用一種滿足不同尺寸試樣三軸剪切試驗的試驗裝置和試驗方法，只需要利用同一臺三軸試驗剪切儀的軸向加荷系統、圍壓施加系統、計算量測等系統，克服了傳統三軸試驗儀只能對一種尺寸的試樣進行試驗以及水平密封易造成密封圈損傷的缺陷。
【實用新型內容】
[0008]本裝置的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種滿足不同尺寸試樣三軸剪切試驗的裝置，此試驗裝置能夠滿足不同尺寸試樣的三軸剪切試驗，克服了傳統三軸試驗儀只能對一種尺寸的試樣進行試驗以及水平密封易造成密封圈損傷的缺陷。
[0009]為實現上述目的，本實用新型將采用以下材料和技術方案:一種滿足不同尺寸試樣三軸剪切試驗的裝置，它包括反力架，反力架的底部設置有動力源，動力源的頂部設置有可移動底座，可移動底座上部設置有下墊塊，下墊塊上設置有下透水板，下透水板的頂部安裝有試樣，試樣的外表面設置有乳膠膜，試樣的頂部設置有上透水板，上透水板的頂部設置有上墊塊，上墊塊的頂部通過上定位銷定位安裝有自平衡球頭裝置，軸向傳力桿穿過圍壓室上蓋與自平衡球頭裝置的上頂面相接觸配合，軸向傳力桿和反力架之間設置有軸向傳感器，圍巖室鋼壁的頂端通過上卡扣與圍壓室上蓋固定相連，圍巖室鋼壁的底端通過下卡扣和可移動底座固定相連。
[〇〇1〇]所述自平衡球頭裝置包括自平衡球頭上立柱，自平衡球頭上立柱與軸向傳力桿的下端面相配合，多個對稱布置的上螺紋桿固定安裝在自平衡球頭上立柱的外壁上，自平衡球頭下立柱通過球形面與自平衡球頭上立柱相配合，多個對稱布置的下螺紋桿固定安裝在自平衡球頭下立柱的外壁上，拉伸彈簧分別設置在上螺紋桿和下螺紋桿之間，自平衡球頭下立柱的底部端面加工有定位槽，定位槽內部安裝有上定位銷并與上墊塊相配合。
[0011]所述上墊塊的直徑和高度能夠根據試驗需要定制加工，上墊塊的上表面加工有上定位槽，上定位槽與上定位銷相配合定位，上墊塊的下表面加工有下定位槽。
[0012]所述上透水板內部加工有上排水孔，上透水板頂部的定位槽安裝有一號定位銷，上透水板的側面加工有上密封槽，上密封環與上密封槽配合固定乳膠膜的上端，上透水板的底端面加工有上透水孔，上透水孔與試樣的上端面相配合。
[0013]所述下透水板內部加工有下進水孔，下透水板的頂面加工有下透水孔，下透水板的側面加工有下密封槽，下密封環與下密封槽配合固定乳膠膜的下端，下透水板的底面加工有定位槽，定位槽內部設置有二號定位銷。
[0014]所述上卡扣和下卡扣采用相同的結構，都采用三段剖分式的結構，三段組合成整個圓周;所述下卡扣包括卡扣體，在卡扣體的一個端面設置有卡扣定位銷，另一個端面加工有卡扣定位銷孔，三段卡扣體首尾相組合構成整個下卡扣。
[0015]所述上卡扣的外部安裝有上套環，所述上套環包括套環環體，套環環體的外壁對稱安裝有套環把手。
[0016]所述下卡扣的外部套裝有下套環;所述下套環與上套環的結構相同。
[0017]所述可移動底座的外圓周加工有密封槽，密封槽內部安裝有密封圈與圍巖室鋼壁的內部相配合，可移動底座的右側加工有貫穿的下排水口和試樣進水口，可移動底座的左側加工有貫穿的圍巖室進水口；所述試樣進水口通過下進水管與下透水板的下進水孔相連通。
[0018]所述上透水板的上排水孔通過排水管與下排水口相連通。
[0019]本實用新型的優點與有益效果在于：
[0020]1、不同尺寸的上透水板和下透水板能夠滿足不同尺寸試樣的需求。根據進行試驗的試樣尺寸選擇匹配的上透水板和下透水板。下透水板上設有下進水孔和下透水孔，下進水孔連接進水管；上透水板上設有上排水孔及上透水孔，上排水孔通過排水管連接至可移動底座上的下排水口，下排水口連接至三軸壓力室外的體變量測系統，上、下透水板分別設置有上密封槽和下密封槽，通過安裝上密封環和下密封環將乳膠膜固定在試樣的外側，起到密封作用。
[0021]2、不同尺寸的墊塊能夠滿足不同尺寸試樣的試驗需求。根據進行試驗的試樣尺寸選擇匹配的墊塊。墊塊中心設有上定位槽和下定位槽，通過安裝定位稍將墊塊安裝在可移動底座上，定位槽可確保墊塊與墊塊連接的透水板和試樣的中心位置位于三軸壓力室的中心，從而保證試驗過程中試樣的受理平衡，保證試驗的精度。
[0022]3、通過自平衡球頭裝置保證試驗過程的加載力都集中在試樣的中心。在試樣的上墊塊上方設置自平衡球頭裝置，通過定位槽和定位銷之間的配合保證將平衡球頭裝置安裝在試樣的上方。自平衡球頭裝置由自平衡球頭上立柱和自平衡球頭下立柱組成，在上、下立柱的外壁各設有四根螺紋桿，通過拉伸彈簧對上下盤螺栓進行兩兩連接，完成上、下立柱的連接，保證了上、下立柱不會脫離。
[0023 ]4、在可移動底座的側壁設置密封圈凹槽解決了密封處不易清洗的困難。側面密封圈凹槽的設計解決了水平面密封顆粒不易清洗徹底進而對密封圈造成損傷的缺陷，利用圍壓室內壁與可移動底座側壁對密封圈的相互擠壓完成密封過程，保證了密封效果，同時提高了裝置的穩定性和耐用性。
[〇〇24]5、代替螺栓的卡扣連接件及輔助卡扣連接件套環提高了組裝效率。連接件由三個呈120°的相同的卡扣組件構成，卡扣的兩端分別設置有定位孔和定位稍，套環設置有兩個把手，方便安裝和拆卸。
[〇〇25]上述的試樣裝置能夠適用于不同尺寸試樣的三軸剪切試驗，而且試樣安裝過程簡單方便，提高了試驗裝置的適應性和耐用性。
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0027]圖1是本實用新型的整體結構剖視圖。
[0028]圖2是本實用新型的自平衡球頭裝置結構示意圖。
[0029]圖3是本實用新型的自平衡球頭上立柱的俯視圖。
[0030]圖4是本實用新型的上透水板試樣以及下透水板的安裝結構示意圖。
[0031 ]圖5是本實用新型的上墊塊的結構示意圖。
[0032]圖6是本實用新型的上套環的結構示意圖。
[〇〇33]圖7是本實用新型的圖6中上套環的C-D剖視圖。
[0034]圖8是本實用新型的下卡扣的結構示意圖。
[0035]圖9是本實用新型的可移動底座的結構示意圖。
[〇〇36]圖中：反力架1、軸向傳感器2、軸向傳力桿3、圍壓室上蓋4、圍壓室上出水口 5、上卡扣6、上套環7、自平衡球頭裝置8、上定位銷9、上墊塊10、上透水板11、試樣12、圍巖室鋼壁13、乳膠膜14、排水管15、下透水板16、下進水管17、下墊塊18、下套環19、下卡扣20、可移動底座21、動力源22。
[〇〇37]自平衡球頭上立柱801、上螺紋桿802、拉伸彈簧803、球頭面804、下螺紋桿805、自平衡球頭下立柱806。
[〇〇38] 一號定位銷1101、上排水孔1102、上密封槽1103、上密封環1104、上透水孔1105。
[0039]下透水孔1601、下密封槽1602、下密封環1603、下進水孔1604、二號定位銷1605。
[〇〇4〇]上定位槽1001、下定位槽1002。
[0041 ]套環環體701、套環把手702。
[〇〇42]卡扣體2001、卡扣定位銷2002、卡扣定位銷孔2003。
[0043]密封圈2101、下排水口 2102、試樣進水口 2103、圍巖室進水口 2104。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。