專利名稱：巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于巖土力學(xué)研究中三軸試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一 種能高精度測(cè)量大型巖土三軸試驗(yàn)外體變的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
三軸儀是巖土力學(xué)研究最常規(guī)最重要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備之一。三軸試驗(yàn)是測(cè)定巖 土材料的抗剪強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的一種試驗(yàn)。試驗(yàn)方法是對(duì)三軸壓力室中的 圓柱形試樣，分別施加圍壓(即小主壓力^)和軸向應(yīng)力q，測(cè)定不同應(yīng)力狀 態(tài)下試樣軸向應(yīng)變s,和體應(yīng)變^，至試樣破壞，求得試樣抗剪強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變關(guān) 系。在進(jìn)行非飽和試樣試驗(yàn)時(shí)，只能通過測(cè)定壓力室內(nèi)水的體積變化(即外體 變法)間接求得土樣的體積變形。目前對(duì)于三軸試驗(yàn)的外體變測(cè)量，還沒有一 種合適的測(cè)試方法，尤其對(duì)于大型高壓三軸試驗(yàn)。
在大型高壓三軸試驗(yàn)中，很多情況需要準(zhǔn)確測(cè)定三軸試驗(yàn)中試樣的外體變， 即三軸壓力室內(nèi)的高壓(最大壓強(qiáng)高于3.0MPa)水體的體積變化。三軸壓力室 內(nèi)水的體積變化，可以通過一個(gè)獨(dú)立的三軸壓力室的氣水轉(zhuǎn)換室進(jìn)行測(cè)量，氣 水轉(zhuǎn)換室與三軸壓力室相連，假定水的體積不可壓縮，根據(jù)氣水轉(zhuǎn)換室水的體 積變化，測(cè)定三軸壓力室內(nèi)水的體積變化，從而計(jì)算三軸試樣的體積應(yīng)變。滿 足大型高壓三軸試驗(yàn)要求的氣水轉(zhuǎn)換室重量達(dá)30kg以上，重量測(cè)量(換算為體 變)精度應(yīng)達(dá)0.5g。目前國內(nèi)外荷重傳感器都難以達(dá)到這一精度要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種巖土 三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置，本裝置的實(shí)際重量測(cè)量(換算為體變)精度 達(dá)O.lg。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置由剛性的 平衡架支撐，平衡架頂端的連接軸穿套在鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤的中心孔中，鋼絲繩中 部套接在鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤的盤沿上，鋼絲繩一端與氣水轉(zhuǎn)換室相連接，另一端與 測(cè)量荷重的裝置相連接。所述的測(cè)量荷重的裝置是小量程荷重傳感器或小量程 高精度電子天平。小量程高精度電子天平之上設(shè)置有小砝碼托盤，鋼絲繩末端 與小砝碼托盤相連接，在小砝碼托盤之上的鋼絲繩上設(shè)置有砝碼支撐架。鋼絲 繩還與小量程荷重傳感器相連接。所述的氣水轉(zhuǎn)換室的內(nèi)腔中盛裝高壓水體， 其頂部設(shè)置有氣壓源連接口，其底部設(shè)置有三軸壓力室連接口。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路新穎，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測(cè)量精度高，能滿足大 型高壓三軸試驗(yàn)的要求，實(shí)際重量測(cè)量(換算為體變)精度達(dá)0.1g。

附圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意附圖2是某工程中的內(nèi)體變、外體變與軸變的關(guān)系曲線。
附圖中標(biāo)記分述如下l一鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤；2—鋼絲繩；3—砝碼；4一托盤； 5—電子天平；6—?dú)鈮涸催B接端；7—?dú)馑D(zhuǎn)換室；8—高壓水體；9一與三軸壓 力室連接端；IO—平衡架；11—轉(zhuǎn)動(dòng)軸；12—支撐架；13—小量程荷重傳感器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。本實(shí)用 新型的測(cè)量裝置是通過平衡體系，采用小量程傳感器(或天平)高精度的測(cè)量
大重量氣水轉(zhuǎn)換室7的高壓水體8的重量變化，從而量測(cè)三軸試樣的體積應(yīng)變。 氣水轉(zhuǎn)換室7內(nèi)的高壓水體8的體積變化代表與之相連的三軸壓力室內(nèi)的試樣 體積變化。本實(shí)用新型裝置的用途為高精度地測(cè)量三軸試驗(yàn)過程中氣水轉(zhuǎn)換室7 的高壓水體8的重量變化。根據(jù)三軸試驗(yàn)的精度要求，如果沒有本實(shí)用新型的 測(cè)量裝置，而采用荷重傳感器(或天平)直接測(cè)量氣水轉(zhuǎn)換室7的高壓水體8 重量變化，荷重傳感器的相對(duì)精度應(yīng)達(dá)到十萬分之一，在目前技術(shù)條件下是十 分困難的。本實(shí)用新型的測(cè)量裝置設(shè)計(jì)為一平衡體系，由平衡支架10支撐，其一端為需測(cè)試的樣品即氣水轉(zhuǎn)換室7，另一端為測(cè)試樣品重量變化的測(cè)量荷重的 裝置，通過本平衡體系，可采用小量程傳感器(或電子天平5)高精度的測(cè)量大
重量氣水轉(zhuǎn)換室7的高壓水體8重量變化。本實(shí)用新型的方案將氣水轉(zhuǎn)換室7 和標(biāo)準(zhǔn)砝碼3通過鋼絲繩2置于鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤1的兩側(cè)，砝碼3的下部置一小 量程高精度電子天平5，且通過增減砝碼保證砝碼總重^氣水轉(zhuǎn)換室重。現(xiàn)假設(shè) 圓形轉(zhuǎn)盤1的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力可以小到忽略不計(jì)，就很簡單的通過砝碼3和電子天平5 共同計(jì)量氣水轉(zhuǎn)換7的高壓水體8重量變化。經(jīng)檢測(cè)，整個(gè)裝置的精度主要取 決于天平的精度，整個(gè)裝置的絕對(duì)重量精度可以達(dá)到0. lg。
附圖2為應(yīng)用本實(shí)用新型測(cè)量的某工程中的內(nèi)體變、外體變與軸變的關(guān)系 曲線，可以看出內(nèi)體變和外體變基本上重合在一起，由此證明，本實(shí)用新型的 裝置在工程上是滿足要求的。
權(quán)利要求1、一種巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置，其特征在于本測(cè)量裝置由剛性的平衡架(10)支撐，平衡架(10)頂端的連接軸(11)穿套在鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤(1)的中心孔中，鋼絲繩(2)中部套接在鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤(1)的盤沿上，鋼絲繩(2)一端與氣水轉(zhuǎn)換室(7)相連接，另一端與測(cè)量荷重的裝置相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置，其特征在 于所述的測(cè)量荷重的裝置是小量程荷重傳感器(13)或小量程高精度電子天 平(5)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置，其特征在 于小量程高精度電子天平(5)之上設(shè)置有小砝碼托盤(4)，鋼絲繩(2)末 端與小砝碼托盤(4)相連接，在小砝碼托盤(4)之上的鋼絲繩(2)上設(shè)置有 砝碼支撐架(12)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置，其特征在 于鋼絲繩(2)還與小量程荷重傳感器(13)相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置，其特征在 于所述的氣水轉(zhuǎn)換室(7)的內(nèi)腔中盛裝高壓水體(8)，其頂部設(shè)置有氣壓源 連接口 (6),其底部設(shè)置有三軸壓力室連接口 (9)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置，屬于巖土力學(xué)研究中三軸試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。巖土三軸試驗(yàn)外體變高精度測(cè)量裝置含有氣水轉(zhuǎn)換室，本測(cè)量裝置由剛性的平衡架支撐，平衡架頂端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿套在鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤的中心孔中，鋼絲繩中部套接在鋁質(zhì)圓形轉(zhuǎn)盤的盤沿上，鋼絲繩一端與氣水轉(zhuǎn)換室相連接，另一端與小量程荷重傳感器或小量程高精度電子天平相連接。與小量程高精度電子天平相連接的鋼絲繩末端設(shè)置有小砝碼托盤，在小砝碼托盤之上的鋼絲繩上設(shè)置有砝碼支撐架。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路新穎，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測(cè)量精度高，能滿足大型高壓三軸試驗(yàn)的要求，實(shí)際重量測(cè)量(換算為體變)精度達(dá)0.1g。
文檔編號(hào)G01F22/02GK201429442SQ200920087180
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者丁紅順, 姜景山, 孔憲勇, 左永振, 程展林 申請(qǐng)人:長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院