本發(fā)明屬于巖土工程檢測設備技術領域，涉及一種簡易三維加卸荷裝置。

背景技術：

目前現(xiàn)有巖土動力學性質測試設備主要有動單剪儀、常規(guī)振動三軸儀、共振柱儀、振動扭剪三軸儀。其中振動扭剪三軸儀已經由單一施加環(huán)向循環(huán)扭轉剪切應力發(fā)展為同時施加軸向循環(huán)正應力、環(huán)向循環(huán)扭轉剪應力和側向靜壓應力的三向振動加載機構。但是，現(xiàn)有的動扭剪三軸儀由于儀器的成本及試驗的復雜性，因此在工程應用和研究中顯得相對不足，現(xiàn)有的真三軸儀由于不能模擬動荷載情況，在其應用上就顯得不夠完善，受到了很多限制，導致檢測精度不夠高。因此完善現(xiàn)有的真三軸儀，使之能夠完成動荷載下的試驗要求，不僅可以改善扭剪儀在研究應用上的復雜性，同時能完善現(xiàn)有真三軸儀的應用范圍。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、價格低廉、操作方便、精度高的簡易三維加卸荷裝置。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種簡易三維加卸荷裝置，其特征在于：包括為框架結構的立方體框架，放置于立方體框架內部的立方體土樣室，設于立方體框架六面上且分別向立方體土樣室六面施加壓力的負荷加載裝置。

進一步的技術方案在于，所述立方體土樣室由六塊壓力板組成一個密閉的空間，任一塊壓力板設有與土樣接觸的內壁面，與負荷加載裝置接觸的外壁面，依次設置在側壁上的第一、二、三、四壁面；所述第一、二壁面分別接觸與此壓力板相鄰四塊壓力板中的相鄰兩塊壓力板的內壁面，所述另外兩塊壓力板分別與所述第三、四壁面所在一側的內壁面接觸。

進一步的技術方案在于，所述負荷加載裝置為套設在立方體框架上的螺栓。

進一步的技術方案在于，所述負荷加載裝置為固定在立方體框架上的液壓油缸。

進一步的技術方案在于，所述立方體框架采用工字鋼架。

進一步的技術方案在于，所述負荷加載裝置與土樣式接觸處設有應力量測裝置。

進一步的技術方案在于，所述應力量測裝置為振弦式壓力盒；所述振弦式壓力盒固定在負荷加載裝置上，其與土樣室接觸處設有墊塊，所述振弦式壓力盒與綜合測試儀通訊。

進一步的技術方案在于，還設有測試負荷加載裝置位移量的位移測量裝置；

所述測試負荷加載裝置位移量為位移計。

進一步的技術方案還在于，所述位移計采用磁性表座固定在立方體框架上。

進一步的技術方案在于，一種簡易三維加卸荷裝置的檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)收集土樣，制備為立方體的土樣，將六面分別貼附壓力板，任一塊壓力板設有與土樣接觸的內壁面，與負荷加載裝置接觸的外壁面，依次設置在側壁上的第一、二、三、四壁面；所述第一、二壁面分別接觸與此壓力板相鄰四塊壓力板中的相鄰兩塊壓力板的內壁面，所述另外兩塊壓力板分別與所述第三、四壁面所在一側的內壁面接觸，制備為帶有土樣的土樣室；

(2)將負荷加載裝置對稱旋轉出立方體框架，保證負荷加載裝置在鋼架內對稱。將土樣室置于負荷加載裝置內部；

(3)依次在負荷加載裝置與土樣室接觸之間放置振弦式壓力盒。

(4)放置完成后，旋緊負荷加載裝置直至其頂端與土樣室接觸并著力，保證框架內的負荷加載裝置對稱；

(5)安裝位移測量裝置保證其與加壓板完全接觸并垂直；

(6)將工作壓力盒分別與綜合測試儀連接，微調頂推螺栓進行預壓，記錄下綜合測試儀與位移測量裝置的初始讀數(shù)。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發(fā)明相對比于市場上成品真三軸儀，此次研制的土工三維加卸荷裝置價格低廉，經濟優(yōu)勢巨大；此裝置原理簡單，操作簡便，應力測量系統(tǒng)和變形測量系統(tǒng)簡易，精確，普遍，便于普及推廣；適用范圍包括土工平面應變試驗，土工三維加卸荷試驗等，測試范圍能夠涵蓋土的一般力學性質，精度和適用范圍能夠滿足基本工程需要；此裝置能夠模擬土體內復雜真實的應力狀態(tài)和應力應變路徑，可以在三個方向上獨立施加并控制大、中、小主應力的大小和方向，可應力控制，也可應變控制，進一步改進加工后，能用于科研試驗研究，具有很廣闊的應用前景和實用價值。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1-2是本發(fā)明結構示意圖；

圖3-4是本發(fā)明結構示意圖；

其中:1、立方體框架；2、負荷加載裝置；3、立方體土樣室；4、振弦式壓力盒。

具體實施方式

下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

本發(fā)明闡述了一種簡易三維加卸荷裝置，包括為框架結構的立方體框架1，放置于立方體框架內部的立方體土樣室3，設于立方體框架1六面上且分別向立方體土樣室3六面施加壓力的負荷加載裝置2。

優(yōu)選的，立方體土樣室3由六塊壓力板組成一個密閉的空間，任一塊壓力板設有與土樣接觸的內壁面，與負荷加載裝置接觸的外壁面，依次設置在側壁上的第一、二、三、四壁面；第一、二壁面分別接觸與此壓力板相鄰四塊壓力板中的相鄰兩塊壓力板的內壁面，另外兩塊壓力板分別與第三、四壁面所在一側的內壁面接觸。

優(yōu)選的，負荷加載裝置2為套設在立方體框架上的螺栓。

優(yōu)選的，負荷加載裝置2為固定在立方體框架上的液壓油缸。

優(yōu)選的，立方體框架1采用工字鋼架。

優(yōu)選的，負荷加載裝置2與土樣式接觸處設有振弦式壓力盒。

優(yōu)選的，振弦式壓力盒4固定在負荷加載裝置上，其與土樣室接觸處設有墊塊，振弦式壓力盒4與綜合測試儀通訊，綜合測試儀采用JMZX-7000綜合測試儀，長沙金碼高科技實業(yè)有限公司制造。

優(yōu)選的，還設有測試負荷加載裝置2位移量的位移計。

優(yōu)選的，所述位移計采用磁性表座固定在立方體框架上。

在生活中，可以根據(jù)自己的需要設計立方體框架的樣式，可以采用六面框架組裝活動固定為立方體框架，可有利于土樣室的放置，還可以是立方體框架留有專門放置土樣室的開口。比如附圖1-2所示的框架結構。

另外還提供了一種簡易三維加卸荷裝置的檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)收集土樣，制備為立方體的土樣，將六面分別貼附壓力板，任一塊壓力板設有與土樣接觸的內壁面，與負荷加載裝置接觸的外壁面，依次設置在側壁上的第一、二、三、四壁面；所述第一、二壁面分別接觸與此壓力板相鄰四塊壓力板中的相鄰兩塊壓力板的內壁面，所述另外兩塊壓力板分別與所述第三、四壁面所在一側的內壁面接觸，制備為帶有土樣的土樣室；

(2)啟動加載負荷裝置，使加載負荷裝置與土樣室接觸并著力；

(3)啟動應力量測裝置與位移量測裝置，并記錄初始讀數(shù)；

(4)開始三維加卸荷試驗，并采集數(shù)據(jù)。

本發(fā)明具體檢測操作如下：

在這里實用螺栓作為負荷加載裝置，

(1)收集土樣，制備為立方體的土樣，將六面分別貼附壓力板，任一塊壓力板設有與土樣接觸的內壁面，與負荷加載裝置接觸的外壁面，依次設置在側壁上的第一、二、三、四壁面；所述第一、二壁面分別接觸與此壓力板相鄰四塊壓力板中的相鄰兩塊壓力板的內壁面，所述另外兩塊壓力板分別與所述第三、四壁面所在一側的內壁面接觸，制備為帶有土樣的土樣室。

(2)將螺栓對稱旋轉出工字鋼架(立方體框架)，保證頂推螺栓在鋼架內的長度嚴格對稱。將土樣室置于負荷加載裝置內部。

(3)依次在負荷加載裝置與土樣室接觸處放置振弦式壓力盒(可以事先將振弦式壓力盒固定在負荷加載裝置)，振弦式壓力盒與土樣室之間墊墊板(振弦式壓力盒與負荷加載裝置之間也可以墊墊板，還可以將振弦式壓力盒嵌入壓力板上的凹槽內)。

(4放置完成后，旋緊螺栓直至螺栓頂端與墊塊接觸并著力，保證框架內的螺栓長度一致。

(7)安裝位移計(采用磁性表座安裝)，保證其與加壓板完全接觸并垂直。

(8)將工作壓力盒分別與綜合測試儀連接，微調頂推螺栓進行預壓，記錄下綜合測試儀與位移計的初始讀數(shù)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.市場上成品真三軸儀價格昂貴，從幾十萬到幾百萬不等。此次研制的土工三維加卸荷裝置價格低廉，經濟優(yōu)勢巨大。

2.此裝置原理簡單，操作簡便，應力測量系統(tǒng)和變形測量系統(tǒng)簡易，精確，普遍，便于普及推廣。

3.適用范圍包括土工平面應變試驗，土工三維加卸荷試驗等，測試范圍能夠涵蓋土的一般力學性質，精度和適用范圍能夠滿足基本工程需要。

4.此裝置能夠模擬土體內復雜真實的應力狀態(tài)和應力應變路徑，可以在三個方向上獨立施加并控制大、中、小主應力的大小和方向，可應力控制，也可應變控制，進一步改進加工后，能用于科研試驗研究，具有很廣闊的應用前景和實用價值。