Senex公司生產(chǎn)，壓力范圍:0?2Mpa，精度:0.1%。
[0053]其功能是:測量土樣O的孔隙氣壓力。
[0054](7)孔隙水壓力傳感器8.7
孔隙水壓力傳感器8.7是一種通用件，選用Senex公司生產(chǎn)，壓力范圍:0?IMpa，精度:0.1%。
[0055]其功能是:測量土樣O下端孔隙溶液的壓力。
[0056](8)孔隙水流量傳感器8.8
孔隙水流量傳感器8.8是一種通用件，選用Ponolf low-VA，測量范圍:0?250ml，精度:0.5%ο
[0057]其功能是:測量土樣O下端溶液的流速、瞬時(shí)流量和累積流量。
[0058](9)溫度傳感器8.9
溫度傳感器8.9是一種通用件，選用PtlOO型鉑金電阻(北京，Ptl00/>3)，測量范圍:-40 ?150°C，精度:0.50C ο
[0059]其功能是:測量土樣O的溫度。
[0060](10)軸向位移傳感器8.10
軸向位移傳感器8.10是一種通用件，選用ZKL-W型位移傳感器(LVDT)，量程O?800mm，直徑為Φ 8，精度為0.1%。
[0061]其功能是:測量試驗(yàn)過程中土樣O的軸向變形。
[0062](11)數(shù)據(jù)采集儀8.11
數(shù)據(jù)采集儀8.11是一種通用件，選用南京生產(chǎn)的TSW-3。
[0063]其功能是:連接傳感器對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
[0064](12)計(jì)算機(jī) 8.12
計(jì)算機(jī)8.12的硬件配置是Jntel ?3-4160 CPU §3.6GHZ ；4GB內(nèi)存。
[0065]其功能是:輸出采集的數(shù)據(jù)。
[0066]二、試驗(yàn)方法
本實(shí)施例以粘土為例，化學(xué)溶液采用0.lmol/L的NaCl溶液，使用本發(fā)明進(jìn)行非飽和土的溫度、水力、力學(xué)和化學(xué)耦合三軸試驗(yàn)的過程為:
①土樣的制備與安裝
土樣O可以采用原狀樣或重塑樣，為三軸試驗(yàn)土樣的標(biāo)準(zhǔn)尺寸:直徑39.1cm，高度為8cm ;將三軸壓力室I底座1.6上的陶土板1.5以及管路進(jìn)行飽和；然后將制備好的土樣O置入橡皮膜中，稍稍壓實(shí)以排除膜內(nèi)的空氣，一起放在飽和的陶土板1.5上，土樣O頂端放置多孔板1.9，然后用橡皮繩將橡皮膜(橡皮膜上下兩端長于土樣的上下兩端)的上下兩端分別扎緊在三軸壓力室的底座1.6上和多孔板1.9上；然后將壓力室外罩1.1固定在底座1.6上，往三軸壓力室I中注水直至充滿，期間打開排氣孔道1.2排除室內(nèi)的空氣；當(dāng)水完全充滿三軸壓力室時(shí)，關(guān)閉排氣孔道1.2 ； ②配制化學(xué)溶液
按照試驗(yàn)要求，采用蒸餾水和分析純NaCl配制濃度為0.lmol/1的NaCl溶液；啟動化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元6的滲透壓力/體積控制器6.1將化學(xué)溶液注入控制器內(nèi)；
③試驗(yàn)
a、測定不同化學(xué)溶液、不同溫度、不同圍壓和軸壓下非飽和土的土水特征曲線
啟動化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元6，打開化學(xué)溶液閥門6.2，啟動滲透壓力/體積控制器6.1將控制器內(nèi)的化學(xué)溶液按設(shè)定的壓力或流量值注入到土樣O內(nèi)；然后打開基質(zhì)吸力施加單元4的孔隙水閥門4.5，啟動孔壓/體積控制器4.4，將化學(xué)溶液置換出的土樣O中的孔隙溶液流入到基質(zhì)吸力施加單元4的孔壓/體積控制器4.4中；重復(fù)上述過程3次，然后取流出土樣的化學(xué)溶液進(jìn)行水質(zhì)分析，當(dāng)濃度為0.lmol/1時(shí)，即認(rèn)為化學(xué)溶液的置換過程完成，然后關(guān)閉化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元6 ;
通過溫度控制單元5設(shè)定所需要的溫度，通過圍壓施加/體變監(jiān)測單元2、軸力施加單元3施加設(shè)定的圍壓和軸壓；將基質(zhì)吸力施加單元4的孔壓/體積控制器4.4設(shè)置所需要的孔隙水壓力值，然后啟動氣壓控制器4.1施加所需要的孔隙氣壓力值；土樣O中的孔隙溶液在氣壓的作用下流出到孔壓/體積控制器4.4中，當(dāng)流出量不變時(shí)，即認(rèn)為在該級基質(zhì)吸力(孔隙氣壓力減去孔隙水壓力)作用下，土樣O達(dá)到平衡狀態(tài)，通過土樣O的初始含水量以及流出量得到對應(yīng)這一級基質(zhì)吸力的含水量；然后施加下一級氣壓，重復(fù)上述試驗(yàn)，得出非飽和土的脫濕土水特征曲線；當(dāng)土樣O的基質(zhì)吸力較大時(shí)，逐級減小氣壓，則土樣O從孔壓/體積控制器4.4中吸入化學(xué)溶液，得出吸濕土水特征曲線；重復(fù)上述脫吸濕試驗(yàn)，則得到土水特征曲線滯回圈內(nèi)的掃描線；同時(shí)該設(shè)備通過圍壓施加/體變監(jiān)測單元2得到土樣O在整個(gè)試驗(yàn)過程中的體變；
通過化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元6、溫度控制單元5、圍壓施加/體變監(jiān)測單元2和軸力施加單元3，設(shè)定下一級的化學(xué)荷載、溫度、圍壓以及軸壓，重復(fù)上述的試驗(yàn)過程，得出土樣O在化學(xué)、溫度和力學(xué)耦合作用下完整的土水特征曲線。
[0067]b、測定不同化學(xué)溶液、不同溫度、不同基質(zhì)吸力和圍壓下非飽和土的三軸排水和不排水剪切試驗(yàn)
首先和a試驗(yàn)類似施加設(shè)定的化學(xué)荷載，等化學(xué)溶液置換完成后，施加設(shè)定的圍壓和溫度；然后施加設(shè)定的基質(zhì)吸力，當(dāng)土樣O在該基質(zhì)吸力下達(dá)到平衡狀態(tài)后，進(jìn)行非飽和土的三軸排水和不排水試驗(yàn)；
非飽和土的三軸不排水快剪:當(dāng)土樣O在圍壓和基質(zhì)吸力達(dá)到平衡時(shí)，軸向位移探測計(jì)7.2和三軸壓力室I上部接觸，位移百分表7.1清零；關(guān)閉孔隙水閥門4.5，則土樣O不排水；啟動試驗(yàn)機(jī)3.4，升降臺3.1上升，對土樣O進(jìn)行不排水快剪試驗(yàn)；剪切應(yīng)變速率根據(jù)不同的土質(zhì)設(shè)定，可參照常規(guī)三軸；通過圍壓施加/體變監(jiān)測單元2得到土樣O在試驗(yàn)過程中的體積變化，通過基質(zhì)吸力施加單元4的孔壓/體積控制器4.4上的孔隙水壓力傳感器8.7測量試驗(yàn)過程中孔隙水壓力的變化情況；通過數(shù)據(jù)采集單元8實(shí)時(shí)采集軸力、軸向位移、體變和孔隙水壓力；然后施加下一級圍壓，重復(fù)上面的過程，得到4個(gè)圍壓下非飽和土的不排水抗剪強(qiáng)度曲線；
非飽和土的三軸排水剪切試驗(yàn):當(dāng)土樣O在設(shè)定的圍壓和基質(zhì)吸力作用下達(dá)到平衡時(shí)，軸向位移探測計(jì)7.2和三軸壓力室I上部接觸，位移百分表7.1清零；啟動試驗(yàn)機(jī)3.4，升降臺3.1上升，對土樣O進(jìn)行排水剪切試驗(yàn)；剪切應(yīng)變速率根據(jù)不同的土質(zhì)設(shè)定，可參照常規(guī)三軸；通過圍壓施加/體變監(jiān)測單元2得到土樣O在試驗(yàn)過程中的體積變化，通過基質(zhì)吸力施加單元4的孔壓/體積控制器4.4上的孔隙水流量傳感器8.8測量試驗(yàn)過程中土樣O內(nèi)孔隙溶液的吸入和排出；通過數(shù)據(jù)采集單元8實(shí)時(shí)采集軸力、軸向位移、體變和土樣O內(nèi)孔隙溶液的流量；然后施加下一級圍壓，重復(fù)上面的過程，得到4個(gè)圍壓下非飽和土的排水抗剪強(qiáng)度曲線；
通過化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元6、溫度控制單元5、基質(zhì)吸力施加單元4，設(shè)定下一級的化學(xué)荷載、溫度、基質(zhì)吸力，重復(fù)上述的試驗(yàn)過程，得到化學(xué)、溫度和水力耦合作用下非飽和土的變形和強(qiáng)度特征。
[0068]C、測定化學(xué)溶液循環(huán)變化以及溫度循環(huán)變化下非飽和土的力學(xué)和水力學(xué)特性的改變
類似a試驗(yàn)和b試驗(yàn)，在恒定的溫度下，土樣O經(jīng)歷化學(xué)溶液的循環(huán)變化，然后進(jìn)行土水特征曲線試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)，測出化學(xué)荷載對非飽和土力學(xué)和水力學(xué)特性的影響規(guī)律；
類似a試驗(yàn)和b試驗(yàn)，在恒定的化學(xué)荷載作用下，土樣O經(jīng)歷溫度的循環(huán)變化，然后進(jìn)行土水特征曲線試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)，測出溫度對非飽和土力學(xué)和水力學(xué)特性的影響規(guī)律；
因?yàn)闇囟瓤刂茊卧?和化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元6可以獨(dú)立控制，因此可以實(shí)現(xiàn)溫度和化學(xué)荷載交替作用下，非飽和土的力學(xué)和水力學(xué)特性的變化情況。
[0069]d、不同應(yīng)力和基質(zhì)吸力作用下的化學(xué)敏感性分析
類似a試驗(yàn)和b試驗(yàn)，土樣O在經(jīng)歷設(shè)定的應(yīng)力和基質(zhì)吸力加載路徑之后，施加化學(xué)荷載，然后在進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)，得出在不同應(yīng)力和基質(zhì)吸力作用下強(qiáng)度隨化學(xué)作用的變化規(guī)律。
[0070]本裝置溫度、水力、力學(xué)和化學(xué)荷載均可以獨(dú)立控制和施加，因此可以任意組合上述四種荷載，進(jìn)行非飽和土溫度、水力、力學(xué)和化學(xué)耦合行為特性的測試。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非飽和土多場耦合的三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 包括三軸壓力室(I)、圍壓施加/體變監(jiān)測單元(2)、軸力施加單元(3)、基質(zhì)吸力施加單元(4)、溫度控制單元(5)、化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元(6)、軸向位移測量單元(7)和數(shù)據(jù)采集單元(8)； 其連接關(guān)系是: 在三軸壓力室(I)內(nèi)設(shè)置有土樣(O)； 圍壓施加/體變監(jiān)測單元(2)、軸力施加單元(3)、基質(zhì)吸力施加單元(4)、溫度控制單元(5)、化學(xué)溶液循環(huán)滲透單元(6)和軸向位移測量單元(7)分別與三軸壓力室(I)連接/連通，實(shí)現(xiàn)對土樣(O)施加設(shè)定的各項(xiàng)荷載； 數(shù)據(jù)采集單元(8)分別與圍壓施加/體變監(jiān)測單元(2)、軸力施加單元(3)、基質(zhì)吸力施加單元(4 )、溫度控制單元(5 )、化學(xué)