專利名稱：可消除側(cè)向壓力影響的三軸儀軸向力兩用加壓頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于土工力學試驗用三軸儀，特別是涉及一種可消除側(cè)向壓力影響的 三軸儀軸向力兩用加壓頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有三軸儀的軸向力加壓頭由上端連接于軸向加荷裝置的加壓桿和壓力室中的 加壓帽構(gòu)成。加壓桿與壓力室端蓋設(shè)置的導向套滑配合，導向套與加壓桿之間設(shè)有“0”型 密封圈。加壓帽為凸頂帽狀，其凸頂中心設(shè)有與加壓桿球面底端對應并接合的一凹窩，加壓 帽的直徑與試樣直徑相等，其底平面并設(shè)有十字交叉的通氣槽，通氣槽的十字交叉處設(shè)有 連通位于加壓帽凸頂邊緣的孔隙水接頭的斜向孔隙水通道。靜三軸試驗是土工力學試驗當中一項使用儀器和操作過程較復雜，測試參數(shù)較多 的力學試驗項目，通過該試驗可提供試樣在不同側(cè)向壓力條件下軸向力與軸向應變、孔隙 水壓力與軸向應變、排水量與時間或軸向應變關(guān)系曲線，用以表征不同試樣的各相關(guān)參數(shù)。靜三軸的試驗原理是將圓柱形試樣密封固定在具有排水通道的上加壓帽、上透水 板與下透水板和試樣底座之間，然后用一壓力容器(三軸壓力室)罩在已密封安裝好的試 樣之外，使試樣與壓力室內(nèi)壁之間保持一定空間，注入蒸餾水作為對試樣施加側(cè)壓力的傳 遞介質(zhì)，由外置的加荷裝置(活塞式調(diào)壓筒或用空壓機作氣源經(jīng)調(diào)壓閥設(shè)置所需固定壓力 作用于三軸室內(nèi)的蒸餾水，使蒸餾水受壓并將壓力再傳遞給試樣表面，稱之為對試樣施加 側(cè)壓力。當試樣在某一固定的軸向和側(cè)向壓力作用下使密封在橡膠膜內(nèi)的試樣經(jīng)上、下透 水板及上、下孔隙水閥進行充分排水直至穩(wěn)定的過程稱之為固結(jié)試驗。既有三軸儀傳統(tǒng)的凸頂加壓帽安放在試樣頂端，且裸露在壓力室內(nèi)的蒸餾水之 中，當三軸壓力室內(nèi)的蒸餾水受壓并將壓力傳遞給試樣時，即有側(cè)向壓力P3的作用，裸露在 壓力室中的凸頂加壓帽在垂直方向同時受到了有壓蒸餾水的作用，使試樣在接受側(cè)向壓力 P3作用的同時也會接受由凸頂加壓帽頂面產(chǎn)生的與側(cè)壓力P3相等的軸向力Ph3的作用。因 為壓力室內(nèi)的蒸餾水受同一外置側(cè)壓力加荷裝置的作用，故此時試樣所受的軸向力Ph3與 側(cè)向力P3相等，亦可稱之軸向固結(jié)壓力與側(cè)向固結(jié)壓力相等，定義為等壓固結(jié)(固結(jié)應力 比K=軸向應力/側(cè)向應力=1)。如果在固結(jié)試驗時除了三軸壓力室內(nèi)所受由側(cè)向加荷裝置所產(chǎn)生的側(cè)向壓力P3 之外，再通過軸向加荷裝置另外給試樣增加一個軸向力P1，則此時的固結(jié)條件就變成了軸 向固結(jié)壓力為Ps = PAPh，側(cè)向固結(jié)壓力為P3,此時的固結(jié)應力比K= (Pi+Pj/Ps彡1。由 于傳統(tǒng)三軸儀所使用的均為其頂部是自由端的凸頂加壓帽，同時受軸向與側(cè)向加荷裝置作 用的影響，只能作固結(jié)應力比K > 1的固結(jié)試驗。顯然，以上述及的現(xiàn)有三軸儀的凸頂加壓帽已經(jīng)存在等于側(cè)向力P3的軸向力Ph， 因此不能進行軸向力P1 <側(cè)向力P3的固結(jié)試驗。發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了擴展現(xiàn)有三軸儀軸向力加壓頭的功能，使之能夠進行固結(jié)應力比 K<1的固結(jié)試驗而公開一種可消除側(cè)向壓力影響的三軸儀軸向力兩用加壓頭。本實用新型為實現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案本軸向力兩用加壓頭包括軸向加 荷裝置、壓力室，其特征在于軸向加荷裝置的軸向力輸出接口連接有直徑等于試樣直徑的 加壓桿，所述加壓桿與壓力室端蓋設(shè)置的導向套滑配合，導向套與加壓桿之間設(shè)有“0”型密 封圈，所述壓力室中設(shè)有與加壓桿底平面緊密接合的平頂加壓帽，平頂加壓帽一側(cè)設(shè)有孔 隙水接頭，所述平頂加壓帽與加壓桿同軸心且直徑相等，所述平頂加壓帽的底平面設(shè)有十 字交叉的通氣槽，通氣槽處設(shè)有連通孔隙水接頭的孔隙水通道。本實用新型還可以采取以下技術(shù)措施所述加壓桿底平面中心設(shè)有光頭螺柱，平頂加壓帽中心螺孔與光頭螺柱相聯(lián)接。所述加壓桿底平面中心的光頭螺柱設(shè)有球面底端，該球面底端與凸頂加壓帽凸頂 中心凹窩相吻合。本實用新型的有益效果和優(yōu)點在于本軸向力加壓頭的加壓桿底平面與平頂加壓 帽為緊密接合狀態(tài)，能夠排除側(cè)壓力P3對加壓帽的影響，故軸向力與側(cè)向壓力分別為各測 力傳感器的實測值，因此軸向力加壓頭的軸向力可以從零開始至等于乃至大于側(cè)向力的任 何壓力值，可以滿足任何固結(jié)應力比(包括KS 1)條件下的固結(jié)試驗。使用本軸向力加壓 頭完成不同側(cè)向力、固結(jié)應力比的固結(jié)試驗后，還可以進行不同側(cè)向力條件下的以等應力 或等應變控制方式的試樣三軸壓縮試驗，同時可以獲得軸向應力與軸向應變、試樣孔隙水 壓力與軸向應變和試樣排水量與軸向應變等關(guān)系曲線。本軸向力加壓頭的加壓桿可以與現(xiàn) 有三軸儀的凸頂加壓帽相匹配，其目的是為了保留三軸儀適用于傳統(tǒng)的固結(jié)應力比K > 1 的特點，考慮本加壓桿的底平面受側(cè)壓力作用而產(chǎn)生的與軸向力相反的作用力Plfi，并且該 反力隨著側(cè)壓力的不同而變化，因此可以通過三軸儀軸向測力傳感器獲得的不同側(cè)壓力P3 對應的作用力P1 &實測值作成修正曲線加以解決，因此提高了試驗精度，本實用新型具有結(jié) 構(gòu)簡單實用、可以擴展現(xiàn)有三軸儀的使用功能使之即能夠進行常規(guī)固結(jié)試驗，也能進行固 結(jié)應力比K<1的固結(jié)試驗的突出優(yōu)點。

附圖1是本實用新型實施例結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖。附圖2是圖1實施例加壓桿與平頂加壓帽連接結(jié)構(gòu)剖面示意圖。附圖3是圖IA向視圖。附圖4是圖1實施例中加壓桿與凸頂加壓帽連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號1軸向加荷裝置，2加壓桿，2-1光頭螺柱，3導向套，3-1 “0”型密封圈， 4平頂加壓帽，4-1通氣槽，4-2孔隙水通道，5壓力室，5-1端蓋，6乳膠密封膜，7束緊膠圈， 8壓力室座，9側(cè)向壓力進水口，10側(cè)向壓力傳感器，11下透水板，12試樣，13上透水板，14 孔隙水接頭，15凸頂加壓帽。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進一步說明本實用新型。[0021]如圖1、2、3所示三軸儀軸向力加壓頭實施例，包括軸向加荷裝置1和壓力室5。實施例的軸向力加壓頭由加壓桿2和平頂加壓帽4構(gòu)成。加壓桿2連接于軸向加荷裝置1的軸向力輸出接口，其直徑與試樣12的直徑相 等，底部為平面。加壓桿2與壓力室5的端蓋5-1設(shè)置的導向套3滑配合，導向套3的環(huán)形 凹槽中設(shè)置“0”型密封圈3-1，使導向套3與加壓桿2之間為密封狀態(tài)。平頂加壓帽4位于壓力室5中，平頂加壓帽4的平頂與加壓桿2底平面緊密接合， 平頂加壓帽與加壓桿2同軸心并直徑相等。平頂加壓帽4的與上透水板13接合的底平面 設(shè)有十字交叉的通氣槽4-1，通氣槽處設(shè)有連通位于平頂加壓帽圖示左側(cè)的孔隙水接頭14 的孔隙水通道4-2，孔隙水接頭經(jīng)由軟管與壓力室座8的排水管道連通。本實施例為了平頂加壓帽4的平頂與加壓桿2底平面緊密接合以及準確定位采取 如下技術(shù)措施，即加壓桿2底平面中心設(shè)有螺紋連接的光頭螺柱2-1，平頂加壓帽中心螺孔 與光頭螺柱相聯(lián)接。圖1實施例中的試樣12表面由乳膠密封膜6密封，乳膠密封膜的上下兩端分別接 合于平頂加壓帽4和試樣支座，并分別由束緊膠圈7緊固，試樣支座與試樣12底端設(shè)置下 透水板11。圖1所示三軸儀的壓力室座8設(shè)有側(cè)向壓力進水口 9和側(cè)向壓力傳感器10。圖1中豎向箭頭P1表示軸向力，對稱的橫向箭頭P3表示側(cè)向力。如圖4所示，圖2中的加壓桿2的光頭螺柱2-1設(shè)有球面底端，該球面底端與現(xiàn)有 三軸儀的凸頂加壓帽15的凸頂中心凹窩相吻合，故本實用新型的加壓桿2也能與現(xiàn)有三軸 儀的凸頂加壓帽15組合進行固結(jié)試驗和三軸壓縮試驗。圖4中除豎向箭頭P1表示軸向力、 對稱的橫向箭頭P3表示側(cè)向力外，還示出了表示與軸向力P1相反的作用力Plfi的箭頭和等 于側(cè)向力P3的軸向力P^的箭頭，此時的實際軸向力Ps應等于P1-Plfi+Pu，由于Plfi隨著 側(cè)壓力P3的不同而改變，故可根據(jù)常用的不同側(cè)壓力值進行各級對比后，作成P1 &與P3的 直角坐標曲線，供使用凸頂加壓帽時進行試驗時軸向力的修正。
權(quán)利要求1.一種可消除側(cè)向壓力影響的三軸儀軸向力兩用加壓頭，包括軸向加荷裝置、壓力室， 其特征在于軸向加荷裝置的軸向力輸出接口連接有直徑等于試樣直徑的加壓桿，所述加 壓桿與壓力室端蓋設(shè)置的導向套滑配合，導向套與加壓桿之間設(shè)有“0”型密封圈，所述壓 力室中設(shè)有與加壓桿底平面緊密接合的平頂加壓帽，平頂加壓帽一側(cè)設(shè)有孔隙水接頭，所 述平頂加壓帽與加壓桿同軸心且直徑相等，所述平頂加壓帽的底平面設(shè)有十字交叉的通氣 槽，通氣槽處設(shè)有連通孔隙水接頭的孔隙水通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸儀軸向力兩用加壓頭，其特征在于所述加壓桿底平面 中心設(shè)有光頭螺柱，平頂加壓帽中心螺孔與光頭螺柱相聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述三軸儀軸向力兩用加壓頭，其特征在于所述加壓桿中心光頭 螺柱設(shè)有球面底端，該球面底端與凸頂加壓帽凸頂中心凹窩相吻合。
專利摘要本實用新型是一種可消除側(cè)向壓力影響的三軸儀軸向力兩用加壓頭，包括軸向加荷裝置、壓力室，軸向力輸出接口連接有直徑等于試樣直徑的加壓桿，所述加壓桿與壓力室端蓋設(shè)置的導向套滑配合，導向套與加壓桿之間設(shè)有“O”型密封圈，所述壓力室中設(shè)有與加壓桿底平面緊密接合的平頂加壓帽，平頂加壓帽一側(cè)設(shè)有孔隙水接頭，所述平頂加壓帽與加壓桿同軸心且直徑相等，所述平頂加壓帽的底平面設(shè)有十字交叉的通氣槽，通氣槽處設(shè)有連通孔隙水接頭的孔隙水通道。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單實用、可以擴展現(xiàn)有三軸儀的使用功能使之即能夠進行常規(guī)固結(jié)試驗，也能進行固結(jié)應力比K＜1的固結(jié)試驗，并提高試驗精度的突出優(yōu)點。
文檔編號G01N3/08GK201819840SQ20102027308
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者唐文軍, 曹曉娟, 李慧之, 焦艷龍, 王晟堂, 趙亞品, 顏志雄 申請人:鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司