粗粒土真三軸試驗的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了粗粒土真三軸試驗機，包括，側(cè)向加載裝置、側(cè)向力感應裝置、控制器，側(cè)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(cè)向力感應裝置連接，輸出端與側(cè)向加載裝置連接，根據(jù)初始測力值及二次測力值獲取待測量粗粒土樣本的側(cè)向力。解決了上述現(xiàn)有技術(shù)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(shù)據(jù)的精度及可靠性。
【專利說明】粗粒土真三軸試驗機
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程、建筑材料、地質(zhì)災害研究與應用的【技術(shù)領域】，尤其是粗粒土真三軸試驗機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化經(jīng)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(zhì)巖體的性能測試已經(jīng)廣泛應用于巖土工程、建筑材料、地質(zhì)災害研究與應用等領域。在實施地質(zhì)巖體等物質(zhì)的測試過程中，廣泛采用了 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，由于可通過巖石三軸測試進行邊坡穩(wěn)定、巷道(隧道)圍巖維護、沖擊地壓、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。上述三軸測試多采用測試機給予實現(xiàn)，在實現(xiàn)過程中，三軸測試機從多個方向?qū)υ嚇舆M行施力，通過傳感器獲得試樣的性能參數(shù)。在施力過程中，為了使施力測試結(jié)果更為準確，而不受到樣本性狀特征的影響，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，特別是對于混合試樣，在測試過程中由于試樣的多方受力，試樣本身會產(chǎn)生變形，而該在變形過程中所產(chǎn)生預緊力，會造成待檢測粗粒土樣本的測試應力結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，從而使測試造成偏差、測試數(shù)據(jù)失真。降低了測試的精度及測試數(shù)據(jù)的可靠性，提高了測試的成本。使后續(xù)的具體分析精度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供粗粒土真三軸試驗機，解決了上述現(xiàn)有技術(shù)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，本發(fā)明提供了粗粒土真三軸試驗機，包括，側(cè)向加載裝置、側(cè)向力感應裝置、控制器，其特征在于，所述側(cè)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(cè)向力感應裝置連接，輸出端與所述側(cè)向加載裝置連接，驅(qū)動所述側(cè)向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加初始側(cè)向力，使所述柔性加載端產(chǎn)生柔性變形后，接收所述側(cè)向力感應裝置的初始測力值，驅(qū)動所述側(cè)向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加檢測側(cè)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(cè)向力，接收所述側(cè)向力感應裝置的二次測力值；根據(jù)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(cè)向力。
[0005]在一種優(yōu)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(yōu)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(yōu)選的實施方式中，還包括:外側(cè)施力板；所述外側(cè)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(yōu)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于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(qū)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(jù)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(yōu)選的實施方式中，所述軸向力感應裝置或側(cè)向力感應裝置還包括，密封外殼，所述密封外殼密封于所述軸向力感應裝置或側(cè)向力感應裝置的外側(cè)。
[0010]在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括:側(cè)向液位傳感器及側(cè)向注油泵，所述側(cè)向加載裝置為側(cè)向液壓加載裝置；所述側(cè)向液位傳感器裝配于所述液壓側(cè)向加載裝置的油缸中，所述側(cè)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(cè)向液位傳感器的輸出端連接，輸出端與所述側(cè)向注油泵的驅(qū)動端連接；當所述二次測力值超過設定值時，若所述側(cè)向液位傳感器的液位信號小于標定值，則向所述側(cè)向注油泵發(fā)送側(cè)向注油泵驅(qū)動信號，驅(qū)動所述注油泵向所述側(cè)向液壓加載裝置的油缸中注油。
[0011]在一種優(yōu)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于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(qū)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于標定值，則向所述軸向注油泵發(fā)送軸向注油泵驅(qū)動信號，驅(qū)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(yōu)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(fā)送側(cè)向注油泵驅(qū)動信號或軸向注油泵驅(qū)動信號時，將側(cè)向注油泵驅(qū)動信號或軸向注油泵驅(qū)動信號發(fā)送到無線通信單元中，無線通信單元向遠端進行發(fā)送。
[0013]在一種優(yōu)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，本發(fā)明的有益效果為，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(shù)據(jù)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發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的一種實施方式中，加載板的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的另一種實施方式中，加載板的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有側(cè)向注油泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為本發(fā)明的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有側(cè)向注油泵的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有軸向注油泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8為本發(fā)明的一種實施方式中，粗粒土真三軸試驗機具有軸向注油泵的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025]如圖1、2所示，本發(fā)明一種實施方式中的粗粒土真三軸試驗機的結(jié)構(gòu)包括，在水平方向的兩側(cè)設置側(cè)向加載裝置11、12，在側(cè)向加載裝置11、12的加載端固定側(cè)向力感應裝置，即側(cè)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(jù)待測量粗粒土樣本40的外形產(chǎn)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(cè)向加載裝置11、12通過側(cè)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(cè)向加載裝置11、12及軸向加載裝置13、14可采用多種驅(qū)動方式給予實現(xiàn)，如液壓驅(qū)動方式或機械驅(qū)動方式。如圖2為本發(fā)明一種實施方式中的粗粒土真三軸試驗機的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖所示，控制器30的輸入端與側(cè)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(cè)向加載裝置11、12及軸向加載裝置13、14的驅(qū)動端連接?？刂破?0的數(shù)據(jù)采集過程為，首次驅(qū)動側(cè)向加載裝置11、12對待測量粗粒土樣本40施加初始側(cè)向力，使柔性加載端產(chǎn)生柔性變形后，接收側(cè)向力測力傳感器21、22的初始測力值，驅(qū)動側(cè)向加載裝置11、12對待測量粗粒土樣本40施加檢測側(cè)向力，使柔性加載端對待測量粗粒土樣本40施加檢測側(cè)向力，接收側(cè)向測力傳感器21、22的二次測力值；根據(jù)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(cè)向力，從而完成了待測量粗粒土樣本40的側(cè)向力檢測。
[0026]為使檢測更為準確，在本發(fā)明的一種實施方式中，如圖3所示，側(cè)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(jié)構(gòu)相同，以下將以加載板31為例，對其結(jié)構(gòu)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(cè)向力施加更為平穩(wěn)，在本發(fā)明的一種實施方式中，如圖3、4所示，在加載板31、32的加壓面311的外側(cè)還設置外側(cè)施力板50。該外側(cè)施力板50的材料可優(yōu)選為不銹鋼或鋁合金材料。該外側(cè)施力板50與加壓面311可采用多種連接方式進行固定連接或活動連接，其中固定連接可采用焊接、插接或螺栓連接等方式進行連接。在本發(fā)明的一種實施方式中，為使待測量粗粒土樣本40在軸向的移動更為靈活，外側(cè)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(yōu)選為滾針軸承。在進行連接時，滾動軸承60的內(nèi)圈可與外側(cè)施力板50固定連接，其外側(cè)施力板50與加載板31、32可外加固定罩，從而實現(xiàn)加載板31、32的加壓面311與滾動軸承60的相對固定，并可使?jié)L動軸承60的外圈可與加壓面311產(chǎn)生軸向滑動。從而，當待測量粗粒土樣本40處于欲施力階段或施力階段時,相對于外側(cè)施力板50的軸向滑動更為靈活，從而使側(cè)向測力傳感器21、22的測量更為準確。在上述方案中，為使?jié)L動軸承60與外側(cè)施力板50的連接更為平穩(wěn)。
[0028]為使本發(fā)明在檢測中可有效防水，在本發(fā)明的一種實施方式中，軸向測力傳感器23、24或側(cè)向測力傳感器21、22外部還設置密封外殼，密封外殼密封于軸向測力傳感器23、24及側(cè)向測力傳感器21、22的外側(cè)。從而可滿足測試中防水的需要。
[0029]為使本發(fā)明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(cè)加載測試應力時更為穩(wěn)定，因此，在本發(fā)明的一種實施方式中，如圖5、6所示，側(cè)向加載裝置11、12為側(cè)向液壓加載裝置，該側(cè)向液壓加載裝置包括，雙側(cè)油缸111、121及液壓缸112、122。在雙側(cè)油缸111、121中裝配側(cè)向液位傳感器113、123，在雙側(cè)油缸111、121的注入口設置側(cè)向注油泵114、124，側(cè)向注油泵114、124的輸油端與油缸111、121的注入口連通?？刂破?0的輸入端與側(cè)向液位傳感器113、123的輸出端連接,輸出端與側(cè)向注油泵114、124的驅(qū)動端連接。當二次測力值或軸向測力值超過設定值時，若側(cè)向液位傳感器113、123的液位信號是否小于標定值，如80%的油箱液位，則向注油泵114、124發(fā)送側(cè)向注油泵驅(qū)動信號，驅(qū)動注油泵114、124向側(cè)向液壓加載裝置的油缸中注油。從而可實時控制側(cè)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(wěn)定，保證了本發(fā)明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(wěn)定性。確保試驗精度。
[0030]為使本發(fā)明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(cè)加載測試應力時更為穩(wěn)定，因此，在本發(fā)明的一種實施方式中，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131U41的注入口連通?？刂破?0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(qū)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的液位信號是否小于標定值，如80%的油箱液位，則向注油泵134、144發(fā)送軸向注油泵驅(qū)動信號，驅(qū)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(wěn)定，保證了本發(fā)明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(wěn)定性。確保試驗精度。
[0031]為便于本發(fā)明中的粗粒土真三軸試驗機與遠端進行通信，從而更便于對本地數(shù)據(jù)進行管理及預警，因此，在本發(fā)明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(fā)送側(cè)向注油泵驅(qū)動信號或軸向注油泵驅(qū)動信號時，將側(cè)向注油泵驅(qū)動信號或軸向注油泵驅(qū)動信號發(fā)送到無線通信單元中，無線通信單元向遠端進行發(fā)送。在另一實施方式中，為便于對控制器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，從而便于對控制器30的控制及操作。
[0032]由此可知，本發(fā)明的有益效果為，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(shù)據(jù)的精度及可靠性。
[0033]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.粗粒土真三軸試驗機，包括，側(cè)向加載裝置、側(cè)向力感應裝置、控制器，其特征在于，所述側(cè)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(cè)向力感應裝置連接，輸出端與所述側(cè)向加載裝置連接，驅(qū)動所述側(cè)向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加初始側(cè)向力，使所述柔性加載端產(chǎn)生柔性變形后，接收所述側(cè)向力感應裝置的初始測力值，驅(qū)動所述側(cè)向加載裝置對待測量粗粒土樣本施加檢測側(cè)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(cè)向力，接收所述側(cè)向力感應裝置的二次測力值；根據(jù)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(cè)向力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗粒土真三軸試驗機,其特征在于,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(jù)權(quán)利要求2所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求2所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，還包括:外側(cè)施力板；所述外側(cè)施力板與所述加壓面之間通過滾動軸承活動連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，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于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(qū)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(jù)所述軸向測力值獲取待測量粗粒土樣本的軸向力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，所述軸向力感應裝置或側(cè)向力感應裝置還包括，密封外殼，所述密封外殼密封于所述軸向力感應裝置或側(cè)向力感應裝置的外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，還包括:側(cè)向液位傳感器及側(cè)向注油泵，所述側(cè)向加載裝置為側(cè)向液壓加載裝置；所述側(cè)向液位傳感器裝配于所述液壓側(cè)向加載裝置的油缸中，所述側(cè)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(cè)向液位傳感器的輸出端連接，輸出端與所述側(cè)向注油泵的驅(qū)動端連接；當所述二次測力值超過設定值時，若所述側(cè)向液位傳感器的液位信號小于標定值，則向所述側(cè)向注油泵發(fā)送側(cè)向注油泵驅(qū)動信號，驅(qū)動所述注油泵向所述側(cè)向液壓加載裝置的油缸中注油。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，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于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(qū)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于標定值，則向所述軸向注油泵發(fā)送軸向注油泵驅(qū)動信號，驅(qū)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(jù)權(quán)利要求7或8所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，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(fā)送側(cè)向注油泵驅(qū)動信號或軸向注油泵驅(qū)動信號時，將側(cè)向注油泵驅(qū)動信號或軸向注油泵驅(qū)動信號發(fā)送到無線通信單元中，無線通信單元向遠端進行發(fā)送。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗粒土真三軸試驗機，其特征在于，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】G01N3/12GK104020050SQ201410283572
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】張繼勛 申請人:成都東華卓越科技有限公司