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专利名称：软弱岩土材料的三轴流变实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种软弱岩土材料的三轴流变实验装置，属于岩石力学领域。
背景技术：
目前，岩石流变试验是研究岩石流变力学特性的重要手段，流变试验研究结果可以揭示岩石在不同受力状态下的流变力学特性，从而为岩石流变本构模型的建立以及岩石工程流变数值分析奠定基础。室内试验具有能够长期观察、可严格控制试验条件、重复次数多和耗资少等优点，一直受到广泛的重视。但由于岩石工程处于复杂应力状态，在很多情况下，简单应力状态下的岩石流变试验不能完全反映工程实际中的岩体应力状态和岩石性态，因此，开展三轴应力状态条件下的岩石流变试验研究显得十分重要
发明内容针对上述现有技术，本实用新型提供了一种软弱岩土材料的三轴流变实验装置， 其结构简单，易于实现。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种软弱岩土材料的三轴流变实验装置，包括承压底座、围压钢筒、反力加载水箱和六个千分表，其中，围压钢筒与承压底座焊接；承压底座下方设有调平螺栓，承压底座上设有水准泡，调平螺栓起到调平承压底座的作用，通过承压底座圆周上的水准泡确定整个装置是否水平；围压钢筒内放置液囊作为围压加载装置，围压钢筒可阻止液囊在加压过程中偏离径向的位移；围压钢筒上设有四个凹槽，凹槽呈两两对称布置，两对凹槽错位分布 (即分别处于围压钢筒不同高度上)，四个凹槽上各设有一个千分表，另外两个千分表放置在承压底座上；反力加载水箱通过传力杆与围压钢筒连接，反力加载水箱起到施加轴力的作用，传力杆起到传递反力加载水箱施加的轴力的作用，并阻止围压钢筒对反力加载水箱的力作用。本实用新型的软弱岩土材料的三轴流变实验装置整体呈圆柱形，可分为支撑系统、调平系统、加载系统和量测系统四部分，其中，围压钢筒和承压底座组成支撑系统；调平螺栓和设在承压底座上的水准泡组成调平系统；反力加载水箱、传力杆、液囊和液压控制系统(液压控制系统主要控制加载围压的大小和速度，包括加压泵、与液囊相连的软管、设置在软管中的流量计和流速计，以及采集流量和流速的计算机)组成加载系统；放置在承压底座上的两个千分表，使用时对称地布置在试件两侧，组成轴向位移量测系统，四个穿过围压钢筒的凹槽的千分表组成径向位移量测系统，电阻应变采集系统(包括粘贴在试件上的应变花和采集应变数据的静态电阻应变仪)、轴向位移量测系统和径向位移量测系统组成量测系统。优选的，所述液囊采用SEBS材料(由苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物选择性加氢制备而成的热塑性弹性橡胶)精细加工而成，具有气密性好、优良拉伸性和抗氧化的性能。优选的，所述承压底座为经过精加工的高强度圆形底座。[0009]优选的，所述围压钢筒为经过精加工的高强度圆柱筒且围压钢筒上预留四个凹槽，凹槽呈两两对称布置，两对凹槽分别处于围压钢筒不同高度上。使用确定试件的抗压强度，进一步确定加载的级数和每一级的荷载；在试件上粘贴电阻应变花，并连接静态电阻应变仪；将试件放置在承压底座的中心位置；将四个千分表穿过围压钢筒预留的凹槽，调零；通过调平水准泡和调平螺栓调节平衡；安装量测径向位移的千分表并调零；将电阻应变花上的导线与应变采集仪器相连接；安装传力杆；把反力加载箱放到传力杆上，根据计算好的每一级的荷载向反力加载箱中加水并通过液压控制系统向液囊内注水，记录千分表的读数，当48小时内，变形不大于0. OOlmm时，可认为流变进入稳定阶段，可加下一级荷载。本实用新型研究了软弱岩土材料的三轴流变实验装置，解决了软弱岩土材料流变特性的研究问题。与前人研究相比，实验装置结构简单，易于实现，不仅可以得到材料的轴线位移，更能得到材料的径向位移，其中径向位移采用穿过围压钢筒预留凹槽的四个千分表自动采集。本实用新型解决了对软弱岩土材料的流变特性的测试问题，具有以下优点1、能成功的测试软弱岩土材料的流变特性；2、能确保对试件进行均勻施加围压；3、不仅可以测得试件的径向位移，还可以测得其轴向位移；4、在试件和反力加载水箱之间安装传力杆，可有效消减围压加载时，液囊对反力水箱施加的反力作用；5、采用液囊施加围压，压力均勻，且可以长时间稳压。
图1是本实用新型的结构示意图。其中，1、调平螺栓；2、千分表；3、反力加载水箱；4、液囊；5、围压钢筒；6、传力轴； 7、承压底座；8、凹槽；9、水准泡。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。一种软弱岩土材料的三轴流变实验装置，包括承压底座7、围压钢筒5、反力加载水箱3和六个千分表2，如图1所示，其中，围压钢筒5与承压底座7焊接；承压底座7下方设有调平螺栓1，承压底座7上设有水准泡9，调平螺栓1起到调平承压底座7的作用，通过承压底座7圆周上的水准泡9确定整个装置是否水平；围压钢筒5内放置液囊4，作为围压加载装置，围压钢，5可阻止液囊4在加压过程中偏离径向的位移；围压钢筒5上设有四个凹槽8，凹槽8呈两两对称布置，两对凹槽8错位分布(即分别处于围压钢筒5不同高度上)，四个凹槽8上各设有一个千分表2，另外两个千分表2放置在承压底座7上；反力加载水箱3通过传力杆6与围压钢筒5连接，反力加载水箱3起到施加轴力的作用，传力杆6起到传递反力加载水箱3施加的轴力的作用，并阻止围压钢筒5对反力加载水箱3的力作用。本实用新型的软弱岩土材料的三轴流变实验装置整体呈圆柱形，可分为支撑系统、调平系统、加载系统和量测系统四部分，其中，围压钢筒5和承压底座7组成支撑系统；调平螺栓1和设在承压底座7上的水准泡9组成调平系统；反力加载水箱3、传力杆6、液囊 4和液压控制系统(液压控制系统主要控制加载围压的大小和速度，包括加压泵、与液囊相连的软管、设置在软管中的流量计和流速计，以及采集流量和流速的计算机；为常规设计， 在此不再赘述，图中也未画出)组成加载系统；放置在承压底座7上的两个千分表2，使用时对称地布置在试件两侧，组成轴向位移量测系统，四个穿过围压钢筒5的凹槽8的千分表 2组成径向位移量测系统，电阻应变采集系统(包括粘贴在试件上的应变花和采集应变数据的静态电阻应变仪)、轴向位移量测系统和径向位移量测系统组成量测系统。所述液囊4采用SEBS材料(由苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物选择性加氢制备而成的热塑性弹性橡胶)精细加工而成，具有气密性好、优良拉伸性和抗氧化的性能。所述承压底座7为经过精加工的高强度圆形底座。所述围压钢筒5为经过精加工的高强度圆柱筒且围压钢筒5上预留四个凹槽8，凹槽8呈两两对称布置，两对凹槽8分别处于围压钢筒5不同高度上。使用确定试件的抗压强度，进一步确定加载的级数和每一级的荷载；在试件上粘贴电阻应变花，并连接静态电阻应变仪；将试件放置在承压底座7的中心位置；将四个千分表2穿过围压钢筒5预留的凹槽8，调零；通过水准泡9和调平螺栓1调节平衡；安装量测径向位移的千分表2并调零；将电阻应变花上的导线与应变采集仪器相连接；安装传力杆6 ；把反力加载箱3放到传力杆6上，根据计算好的每一级的荷载向反力加载箱3中加水并通过液压控制系统向液囊4内注水，记录千分表2的读数，当48小时内，变形不大于 0. OOlmm时，可认为流变进入稳定阶段，可加下一级荷载。
权利要求1. 一种软弱岩土材料的三轴流变实验装置，其特征在于包括承压底座、围压钢筒、反力加载水箱和六个千分表，其中，围压钢筒与承压底座焊接；承压底座下方设有调平螺栓， 承压底座上设有水准泡；围压钢筒内放置液囊，围压钢筒上设有四个凹槽，凹槽呈两两对称布置，两对凹槽错位分布，四个凹槽上各设有一个千分表，另外两个千分表放置在承压底座上；反力加载水箱通过传力杆与围压钢筒连接。
专利摘要本实用新型公开了一种软弱岩土材料的三轴流变实验装置，包括承压底座、围压钢筒、反力加载水箱和六个千分表，其中，围压钢筒与承压底座焊接；承压底座下方设有调平螺栓，承压底座上设有水准泡；围压钢筒内放置液囊，围压钢筒上设有四个凹槽，凹槽呈两两对称布置，两对凹槽错位分布，四个凹槽上各设有一个千分表，另外两个千分表放置在承压底座上；反力加载水箱通过传力杆与围压钢筒连接。本实用新型研究了软弱岩土材料的三轴流变实验装置，解决了软弱岩土材料流变特性的研究问题。与前人研究相比，实验装置结构简单，易于实现，不仅可以得到材料的轴线位移，更能得到材料的径向位移。
文档编号G01N3/12GK202177551SQ20112023507
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者刘钦, 原小帅, 宋曙光, 李利平, 李术才, 赵岩 申请人:山东大学