本實(shí)用新型屬于土工試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種土工試驗(yàn)儀器，尤其涉及一種帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀。

背景技術(shù)：

土工試驗(yàn)中開展的三軸試驗(yàn)往往都是在常溫下進(jìn)行的，而在某些工程中，溫度是影響巖土介質(zhì)性質(zhì)不可忽略的重要因素，如：凍土、高放核廢料處置、水合物等，需要開展溫度可控的土工三軸試驗(yàn)。對于溫控的三軸儀，已有一些研究，如：凍土循環(huán)三軸儀，但無法應(yīng)用于高溫環(huán)境；而在三軸儀壓力室內(nèi)安裝電熱板僅能實(shí)現(xiàn)溫度升高的情況，又不能做低溫狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)；中國專利201510064941公開了一種溫控式冷熱循環(huán)非飽和土三軸儀，它是在VJ非飽和土三軸儀基礎(chǔ)上改造完成的，可以進(jìn)行冷熱循環(huán)，實(shí)現(xiàn)高溫和低溫下的土體三軸剪切實(shí)驗(yàn)；但試樣在剪切過程中，用于量測試樣體積變化的內(nèi)壓力室會(huì)隨溫度變化而發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致體變量測出現(xiàn)很大的誤差，這一點(diǎn)在試驗(yàn)中已經(jīng)得到驗(yàn)證。同時(shí)，以上這些溫控三軸儀均只能進(jìn)行溫控條件下的土樣剪切試驗(yàn)，而不能進(jìn)行土樣實(shí)時(shí)波速(含縱波、橫波)的量測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有試驗(yàn)儀器在溫控條件下不能精密測量土樣體變的問題，同時(shí)可以完成實(shí)時(shí)的土樣實(shí)時(shí)波速(含縱波、橫波)的測試，提供了一種帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀，包括試樣底座以及設(shè)置在試樣底座上的內(nèi)壓力室，所述內(nèi)壓力室頂部設(shè)置有內(nèi)壓力室頂蓋，所述內(nèi)壓力室頂蓋與試樣底座之間設(shè)置有試樣帽；其特征在于：所述帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀還包括設(shè)置在內(nèi)壓力室上的溫度控制裝置以及設(shè)置在試樣帽與試樣底座之間的彎曲元測試系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的溫度控制裝置包括三通卡套接頭、內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管、冷熱循環(huán)尼龍管以及內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管；所述三通卡套接頭設(shè)置在內(nèi)壓力室頂蓋上；所述內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管以及內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管分別以螺旋的方式纏繞在內(nèi)壓力室的內(nèi)壁以及內(nèi)壓力室的外壁；所述內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管、內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管以及冷熱循環(huán)尼龍管分別與三通卡套接頭相連。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的內(nèi)壓力室頂蓋上還設(shè)置有內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿出孔；所述內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿過內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿出孔后與三通卡套接頭相連。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的內(nèi)壓力室頂蓋上還設(shè)置有溫度傳感器孔；所述溫度傳感器孔內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的彎曲元測試系統(tǒng)包括彎曲元信號線以及設(shè)置在試樣底座以及試樣帽之間的彎曲元；所述彎曲元信號線包括底部彎曲元信號線以及頂部彎曲元信號線；所述彎曲元分別與底部彎曲元信號線以及頂部彎曲元信號線相連；所述底部彎曲元信號線以及頂部彎曲元信號線分別從試樣底座以及試樣帽中穿出。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的試樣底座上設(shè)置有頂帽彎曲元信號線穿出孔、頂帽彎曲元信號線穿出螺栓以及底部彎曲元信號線穿出螺栓；所述頂帽彎曲元信號線穿出孔與頂帽彎曲元信號線穿出螺栓相貫通；所述底部彎曲元信號線通過底部彎曲元信號線穿出螺栓后穿出；所述頂部彎曲元信號線穿過試樣帽后經(jīng)由設(shè)置在試樣底座上的頂帽彎曲元信號線穿出孔以及頂帽彎曲元信號線穿出螺栓穿出。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的內(nèi)壓力室通過一道或多道O型圈固定設(shè)置在試樣底座上。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀還包括設(shè)置在內(nèi)壓力室內(nèi)部的精密體變量測系統(tǒng)；所述精密體變量測系統(tǒng)包括設(shè)置在內(nèi)壓力室外部的差壓傳感器、設(shè)置在內(nèi)壓力室頂蓋上的體變參照筒以及開設(shè)在內(nèi)壓力室側(cè)壁上的內(nèi)壓力室尼龍管；所述內(nèi)壓力室內(nèi)部填充有內(nèi)壓力室水；所述體變參照筒內(nèi)填充體變參照筒水；所述體變參照筒水以及內(nèi)壓力室水分別通過內(nèi)壓力室尼龍管接入差壓傳感器。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型提供的一種帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀，通過在內(nèi)壓力室上直接安裝螺旋銅管的方式，實(shí)現(xiàn)了溫度調(diào)控和體變精準(zhǔn)量測，同時(shí)在試樣底座上增加了彎曲元測試系統(tǒng)，增加了儀器的功能，實(shí)現(xiàn)了三軸土樣在變溫條件下的精密體變量測和實(shí)時(shí)波速測量，該裝置原理明確，拆裝快捷，操作簡便，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所提供的溫控式三軸儀的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所采用的試樣底座的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所采用的內(nèi)壓力室頂部的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型所采用的內(nèi)壓力室的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型所提供的溫控式三軸儀的外部連接示意圖；

圖中：

1-活塞螺旋桿；2-固定螺栓；3-外壓力室頂蓋；4-軸向荷載傳感器；5-三通卡套接頭；6-內(nèi)壓力室；7-外壓力室水；8-彎曲元信號線；9-內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管；10-彎曲元；11-密封螺栓；12-高進(jìn)氣值陶土板；13-豎向位移傳感器；14-升降臺；15-承壓水；16-承臺；17-進(jìn)氣尼龍管；18-外壓力室固定螺桿；19-圍壓孔；20-外壓力罩；21-冷熱循環(huán)尼龍管；22-內(nèi)壓力室水；23-內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管；24-頂帽尼龍管；25-試樣帽；26-銅質(zhì)圓環(huán)透水石；27-O型圈；28-差壓傳感器；29-試樣底座；30-十二通道環(huán)；31-外壓力室進(jìn)水孔；32-基座；33-承壓水進(jìn)水孔；34-試樣；35-反壓孔；36-反壓彎通卡套螺栓；37-底部彎曲元信號線穿出螺栓；38-頂帽彎曲元信號線穿出螺栓；39-螺栓；40-內(nèi)壓力室進(jìn)水彎通卡套螺栓；41-內(nèi)壓力室進(jìn)水孔；42-內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿出孔；43-頂帽彎曲元信號線穿出孔；44-體變參照筒；45-溫度傳感器；46-溫度傳感器孔；47-內(nèi)壓室尼龍管。

具體實(shí)施方式

下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

參見圖1至圖5，本實(shí)用新型提供了一種帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀，與傳統(tǒng)的三軸儀相同的是：

本實(shí)用新型所提供的帶有彎曲元和精密體變量測的溫控式三軸儀包括三軸壓力室、壓力控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)量測系統(tǒng)；

與傳統(tǒng)的三軸儀所不同的是：

本實(shí)用新型還特意增加了溫度控制系統(tǒng)、彎曲元測試系統(tǒng)以及精密體變量測系統(tǒng)；本實(shí)用新型通過在內(nèi)壓力室上直接安裝螺旋銅管的方式，實(shí)現(xiàn)了溫度調(diào)控和體變精準(zhǔn)量測，同時(shí)在非飽和底座上安裝了彎曲元測量系統(tǒng)，增加了儀器的使用功能，實(shí)現(xiàn)了土樣在變溫情況下的體變量測和波速實(shí)時(shí)測量。該裝置原理明確，拆裝快捷，操作簡便，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。

其中：

溫度控制系統(tǒng)包括循環(huán)水浴裝置、三通卡套接頭5、內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管9、密封螺栓11、冷熱循環(huán)尼龍管21、內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管23、十二通道環(huán)30、內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿出孔42，溫度傳感器45，溫度傳感器孔46，內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管9緊貼內(nèi)壓力室6，從內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿出孔42穿出，接在三通卡套接頭5上，內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管23同樣接在三通卡套接頭5上，三通卡套接頭5剩余的一個(gè)接頭接冷熱循環(huán)尼龍管21，冷熱循環(huán)尼龍管21通過密封螺栓11經(jīng)由十二通道環(huán)30穿出，接在循環(huán)水浴裝置上，溫度傳感器45插在內(nèi)壓力室6的溫度傳感器孔46內(nèi)，量測內(nèi)壓力室水22的溫度。內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管9以及內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管23分別以螺旋的方式纏繞在內(nèi)壓力室6的內(nèi)壁以及內(nèi)壓力室6的外壁；內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管9、內(nèi)壓力室外壁螺旋銅管23以及冷熱循環(huán)尼龍管21分別與三通卡套接頭5相連；基座32外部套裝有十二通道環(huán)30；外壓力室頂蓋3通過外壓力室固定螺桿18與十二通道環(huán)30相連；十二通道環(huán)30中設(shè)置有密封螺栓11；冷熱循環(huán)尼龍管21通過密封螺栓11與循環(huán)水浴裝置相連；內(nèi)壓力室6頂部設(shè)置有體變參照筒44、內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿出孔42以及溫度傳感器孔46，溫度傳感器孔46內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器45；內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管9通過內(nèi)壓力室內(nèi)壁螺旋銅管穿出孔42接入三通卡套接頭5。

彎曲元測試系統(tǒng)包括彎曲元信號線8、彎曲元10、試樣帽25、高進(jìn)氣值陶土板12、頂帽尼龍管24、銅質(zhì)圓環(huán)透水石26、試樣底座29、試樣34、反壓孔35、反壓彎通卡套螺栓36、底部彎曲元信號線穿出螺栓37、頂帽彎曲元信號線穿出螺栓38、螺栓39、頂帽彎曲元信號線穿出孔43，試樣底座29位于升降臺14上，通過螺栓39固定，彎曲元10位于試樣底座29和試樣帽25中心，彎曲元信號線8通過底部彎曲元信號線穿出螺栓37經(jīng)由十二通道環(huán)30穿出，彎曲元信號線8經(jīng)由頂帽彎曲元信號線穿出孔43從頂帽彎曲元信號線穿出螺栓38穿出，穿過十二通道環(huán)30連接到外面，高進(jìn)氣值陶土板12位于試樣底座29彎曲元10周圍，銅質(zhì)圓環(huán)透水石26圍繞在彎曲元10周邊，試樣34位于圓環(huán)透水石26之間，頂帽尼龍管24通過試樣底座29上的反壓孔35，經(jīng)由反壓彎通卡套螺栓36，從十二通道環(huán)30穿出。

精密體變量測系統(tǒng)包括內(nèi)壓力室6、內(nèi)壓力室水22、O型圈27、差壓傳感器28、內(nèi)壓力室進(jìn)水彎通卡套螺栓40、內(nèi)壓力室進(jìn)水孔41、體變參照筒44，內(nèi)壓力室6通過O型圈27和試樣底座29密封，內(nèi)壓力室水22通過內(nèi)壓力室進(jìn)水孔41進(jìn)入，內(nèi)壓力室進(jìn)水孔41位于試樣底座29內(nèi)，通過內(nèi)壓力室進(jìn)水彎通卡套螺栓40接出，經(jīng)由十二通道環(huán)30穿出，內(nèi)壓力室水22和內(nèi)壓力室尼龍管47；體變參照筒44內(nèi)充填有體變參照筒水；體變參照筒水與內(nèi)壓力室水22通過內(nèi)壓力室尼龍管47經(jīng)由十二通道環(huán)30穿出，并與外部差壓傳感器28相連；當(dāng)試樣34體積發(fā)生變化，導(dǎo)致內(nèi)壓力室水22液面的升或降，差壓傳感器28以體變參照筒水為參照，反算試樣34體積，以達(dá)到精確測量試樣34體積變化的要求。試樣底座29上設(shè)置有內(nèi)壓力室進(jìn)水孔41以及內(nèi)壓力室進(jìn)水彎通卡套螺栓40；內(nèi)壓力室6內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部空腔；內(nèi)部空腔中填充有內(nèi)壓力室水22；內(nèi)壓力室進(jìn)水孔41通過內(nèi)部空腔與內(nèi)壓力室進(jìn)水彎通卡套螺栓40相連通；內(nèi)壓力室進(jìn)水彎通卡套螺栓40經(jīng)由十二通道環(huán)30后穿出。

另外的三軸壓力室、壓力控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)量測系統(tǒng)均與現(xiàn)有技術(shù)相同，本實(shí)用新型再次重述：

三軸壓力室包括固定螺栓2、外壓力室頂蓋3、外壓力室固定螺桿18、外壓力罩20、基座32、承臺16。固定螺栓2緊靠活塞螺旋桿1，外壓力室頂蓋3壓在外壓力罩20上，通過外壓力室固定螺桿18密封，基座32位于升降臺14上，承臺16位于最底部?；?2通過升降臺14設(shè)置在承臺16上并與升降臺14同步升降運(yùn)動(dòng)；外壓力罩20設(shè)置在基座32上并與基座32同軸；外壓力罩20、基座32以及外壓力室頂蓋3之間形成筒狀空腔；外壓力室頂蓋3設(shè)置在外壓力罩20頂部；外壓力室頂蓋3通過外壓力室固定螺桿18與基座32相連。

壓力控制系統(tǒng)包括外壓力室水7、進(jìn)氣尼龍管17、圍壓孔19、外壓力室進(jìn)水孔31、升降臺14、承壓水15、承壓水進(jìn)水孔33，進(jìn)氣尼龍管17連接在圍壓孔19上，圍壓孔19位于外壓力室頂蓋3上，外壓力室水7是通過外壓力室進(jìn)水孔31加水，承壓水15是通過承壓水進(jìn)水孔33進(jìn)水或吸水控制升降臺14的升降。外壓力室頂蓋3上設(shè)置有圍壓孔19；進(jìn)氣尼龍管17通過圍壓孔19與筒狀空腔相貫通；基座32上設(shè)置有與筒狀空腔相貫通的外壓力室進(jìn)水孔31；筒狀空腔內(nèi)部填充有外壓力室水7；承臺16與升降臺14之間設(shè)置有第二空腔；第二空腔上設(shè)置有承壓水進(jìn)水孔33；第二空腔中填充有承壓水15；承壓水15通過承壓水進(jìn)水孔33的進(jìn)水或吸水驅(qū)動(dòng)升降臺14升降。

數(shù)據(jù)量測系統(tǒng)包括：活塞螺旋桿1、軸向荷載傳感器4、豎向位移傳感器13，軸向荷載傳感器4和活塞螺旋桿1相連，豎向位移傳感器13固定在基座32上。

以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。