专利名称：大型三轴流变试验仪压力提供装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大型三轴流变试验仪，特别涉及大型三轴流变试验仪的 试验压力提供装置。
背景技术：
粗粒土填料在工程中应用非常广泛，粗粒土流变性质研究越来越备受关 注，粗粒土大型三轴流变试验显得越来越重要。目前粗粒土大型三轴流变 试验仪存在如下不足①轴向压力和围压力持荷时间不够长，不能满足进 行长时间流变试验的需要；②轴向压力和围压力的持荷稳定性不良，试验 中存在较大的荷载锯齿波，不能满足大型三轴流变试验稳定性的需要。轴 向压力和围压力的长时间稳定是大型三轴流变试验的关键因素，它们直接 影响了大型三轴流变试验精度和试验仪的造价。现有的粗粒土大型三轴流 变试验仪不能很好满足粗粒土流变试验轴向压力和围压力的长时间稳定的 要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有大型三轴流变试验仪加压装置存在持 久性不够和稳定性差的问题，提供一种稳定性高、结构简单、使用方便的 大型三轴流变试验仪试验压力提供装置。
大型三轴流变试验仪压力提供装置包括轴向压力提供装置和围压力提 供装置。本实用新型采用气液平衡压力为实验轴向压力，高压气源通过减 压阀连接到蓄能器，蓄能器内灌有液压油，通过蓄能器调节装置调节，将 稳定的油压力输送给压力室底座油泵，油泵顶升推动压力室底座上升，向 所述试验仪施加轴向应力；围压力提供装置包括供水管向水压主管提供 水源，水压主管连接多个支路次管，多个支路次管分别在距离土样中心与 所需围压力相对应的高处与水压主管连接，每个支路次管设置水阀，水压 主管下端与围压水箱连接，围压水箱与压力室连接，向流变试验仪提供围 压。
为了增加了输出压力的稳定性，本发明中，可以设置为两路并联输出同 时提供轴向压力。支路次管最好设置为4个，4个支路次管分别在距离土样中心5m、 lOm、 15m和20m高处与水压主管连接。4个支路次管的另一端通入地下集水池， 实现水的回收和循环利用。
本实用型具有如下优点和积极效果①充分考虑了道路工程领域中粗粒 土路堤填料所处的应力特点，增加了大型三轴流边试验中轴向压力和围压 力的稳定性；②围压采用水柱自重压力提供，精确、方便地分级输出试验 围压，并且干净卫生，大大降低了研制成本。③轴压力和围压力提供装置 功能单一，结构简单紧凑，试验操作方便，输出的试验轴压力和试验围压 长期稳定，不受断电的影响，具有良好的稳定fe。④轴压和围压提供装置 构件方便更换，方便进行二次开发。
图l是轴向压力提供装置技术原理图； 图2是轴向压力提供装置结构图； 图3是围压力提供装置结构图； 图4是本实用新型研制的GSRT流变仪结构图具体实施方式
如图1和图2所示，建立三轴流变试验仪的轴向压力提供装置。以氮气 作为高压气源(l)，高压气源(1)通过减压阀(3)连接储能器(8)，高压气源 (1)上设置气瓶压力表(2)。储能器(8)为皮囊式储能器，储能器(8)上设置 升压阀(4)和降压阀(5)，抗磨液压油(6)通过进油阀(7)充入储能器(8)，储 能器(8)上设置压力表(9)、油压输出阀(10)和余油输出阀(11)。
为了增加了输出压力的稳定性，按图2所示设置两路输出并联同时提供 轴向压力。
试验前检查气瓶压力表(2)的压力值，看看高压气源(l)是否充足。关闭 余油输出阀(ll)，打开油压输出阀(IO)，打开进油阀(7)让抗磨液压油(6) 充入储能器(8),当充入一半容积的液压油后关闭进油阀(7)和油压输出阀 (10)，让轴压油路充满液压油。然后，关闭降压阀(5)，微微打开减压阀(3) 让高压气体压力适当减小后通过升压阀(4)进入储能器(8)。微微调节降压 阀(5),观察储能器压力表(9)，使储能器液压油压力达到试验需要的压力， 稳定后关闭降压阀(5)。最后打开油压输出阀(IO)，向压力室(12)底座油路 输入稳定的油压力。液压油输送给压力室底座(13)的油泵，油泵顶升推动 压力室底座(13)上升，从而给土样(14)施加轴向应力，完成轴向压力加载试验过程中，通过调节升压阀(4)补偿储能器(8)压力损失，保证流变试 验过程中轴向压力的稳定，稳压误差^%。试验结束后，关闭减压阀(3)和 升压阀(4)，打开降压阀(5)释放储能器(8)内的气体，关闭油压输出阔(IO)， 打开余油输出阀(ll)回收液压油，压力室底座(13)油压消散，压力室底座(13) 下降。
大部分填土路堤高度小于30m，填料的围压一般小于200kPa，围压装置 充分考虑了道路工程中路基填料的应力特点。依据粗粒土路堤填料所处围 压大�。灰纬�20m最高水柱即可满足道路工程领域多数路堤填料流变 试验围压要求。
如图3和图4所示，建立三轴流变试验仪的围压提供装置。围压提供装 置由PVC水压主管形成水柱，釆用循环管路控制的水柱水压力，通过调节 水柱高度来调节围压的大小。水压主管接PVC次管，次管分4个支路，与 主管接口分别位于距离土样中心5m、 10m、 15m和20m高度处，从而与50kPa、 100kPa、 150kPa和200kPa分级的围压力对应。
在试验楼顶面安装供水管(18),供水管(18)通过水压主管进水阀(17)向 水压主管(19)提供水源。同时为了防止自来水停水，在供水管(18)上端通 过蓄水池进水阀(16)连接一个蓄水池(15)，以便在停水期间还能向压力水 柱提供水源补充。水压主管(19)连接4个支路次管，分别为20m管(20)、 15m管(21)、 10ra管(22)和5m管(23)， 4个支路次管分别在距离土样中心 20m、 15m、 10m和5m高处与水压主管(19)连接，每个支路次管设置水阀(20m 阀(24)、 15m阀(25)、 10m阀(26)和05m阀(27))用于调节水柱高度，从而 提供稳定围压力。水压主管(19)下端与围压水箱(29)连接，围压水箱(29) 上设置围压表(28),以便观测水压变化，及时补充损失的水头高度，水箱 的中心高度与压力室土样中心高度相同。围压水箱(29)通过围压输入阀(30) 与压力室(12)连接，向流变试验仪提供围压。
流变试验前，关闭围压输入阀(30)和水压主管进水阀(17),打开蓄水池 进水阀(16)，通过供水管(18)给蓄水池(15)储满水备用。关闭20m阀(24)、 15m阀(25)、 10m阀(26)和5m阀(27)。流变试验时，打开水压主管进水阀 (17)，关闭蓄水池进水阀(16)，由供水管(18)给水压主管(19)供水，4个支 路次管20m管(20)、 15m管(21)、 10m管(22)和5m管(23)同时充水。打开 对应试验围压等效高度的水阀20m阀(24)、 15m阀(25)、 10m阀(26) 、 05m 阀(27)中的一个，观察围压储水箱(29)连接的围压表(28)，围压稳定后，打开围压输入阀(30)给试验土样压力室(12)施加围压，到此完成围压加载。
试验过程中，为了防止水份蒸发而使水头降低导致围压力减�。乇展� 水阀(31)，微微打开蓄水池进水阀(16)和水压主管进水阀(17)，保持细微 水滴流滴入水压主管(19)，这样就保证了水柱压力的长时间稳定。
试验结束后，关闭供水阀(31)、蓄水池进水阀(16)和水压主管进水阀 (17)，打开围压输入阀(30)、 20m阀(24)、 15m阀(25)、 10m阀(26)和5m阀 (27)，排干各管积水，完成卸载步骤。水源室内同时设计地下集水池(32) 和水泵(33)，各个支路次管的排水端通入地下集水池(32)，多余的水从 支路次管流出排入地下集水池(32)，通过水泵(33)和循环管路及时将水 回收到水源，进行重复利用。
采用本实用型研制的GSRT粗粒土大型三轴流变试验仪，对湖南某高速 公路K20+240里程高填路堤中的红砂岩粗粒土路堤填料进行了三轴流变试 验研究，GSRT流变试验仪总体结构见附图4，分为轴压部分A、压力室部 分B和围压部分C。 GSRT粗粒土三轴流变试验仪主要结构参数为①轴向 压力系统能提供3.0MPa的最大轴向压力，轴向压力采用无级调压。轴向 压力能长时间稳定，可以达到3000h稳压持荷时间，稳压误差±1%以内。
围压力系统围压分级提供，设计分为50kPa、 100kPa、 150kPa、 200kPa。 围压力能长时间稳定，可以达到10000h以上稳压持荷时间，稳压误差±0.5% 以内。应用结果表明效果良好。
权利要求1. 一种大型三轴流变试验仪压力提供装置，其特征在于高压气源通过减压阀连接到蓄能器，蓄能器内灌有液压油，通过蓄能器调节装置调节，将稳定的油压力输送给压力室底座油泵，油泵顶升推动压力室底座上升，向所述试验仪施加轴向应力；供水管向水压主管提供水源，多个支路次管分别在距离土样中心与所需围压力相对应的高处与水压主管连接，每个支路次管设置水阀，水压主管下端与围压水箱连接，围压水箱与压力室连接，向流变试验仪提供围压。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述轴向压力包括两路并联输出。
3. 如权利要求l所述的装置，其特征在于所述支路次管为4个，分别在距 离土样中心5m、 10m、 15m和20m高处的高处与所述水压主管连接。
4. 如权利要求1 3所述之一的装置，其特征在于设置集水池，所述支路 次管的排水端通入集水池。
专利摘要一种大型三轴流变试验仪压力提供装置，高压气源通过减压阀连接到蓄能器，通过蓄能器调节装置调节，将稳定的油压力输送给压力室，向试验仪施加轴向应力；供水管向水压主管提供水源，多个支路次管分别在距离土样中心与所需围压力相对应的高处与水压主管连接，每个支路次管设置水阀，水压主管下端通过围压水箱与压力室连接，向试验仪提供围压。本实用新型解决了现有轴流变试验仪加压装置存在持久性和稳定性差的问题，输出的试验轴压力和试验围压长期稳定，不受断电的影响，且结构简单、使用方便。
文档编号G01N33/00GK201259498SQ20082005322
公开日2009年6月17日 申请日期2008年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者韬 张, 张家生, 暄 王, 陈晓斌 申请人:中南大学
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