可消除侧向压力影响的三轴仪轴向力两用加压头制造技术

本实用新型专利技术是一种可消除侧向压力影响的三轴仪轴向力两用加压头，包括轴向加荷装置、压力室，轴向力输出接口连接有直径等于试样直径的加压杆，所述加压杆与压力室端盖设置的导向套滑配合，导向套与加压杆之间设有“Ｏ”型密封圈，所述压力室中设有与加压杆底平面紧密接合的平顶加压帽，平顶加压帽一侧设有孔隙水接头，所述平顶加压帽与加压杆同轴心且直径相等，所述平顶加压帽的底平面设有十字交叉的通气槽，通气槽处设有连通孔隙水接头的孔隙水通道。本实用新型专利技术具有结构简单实用、可以扩展现有三轴仪的使用功能使之即能够进行常规固结试验，也能进行固结应力比Ｋ＜１的固结试验，并提高试验精度的突出优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土工力学试验用三轴仪，特别是涉及一种可消除侧向压力影响的 三轴仪轴向力两用加压头。
技术介绍
现有三轴仪的轴向力加压头由上端连接于轴向加荷装置的加压杆和压力室中的 加压帽构成。加压杆与压力室端盖设置的导向套滑配合，导向套与加压杆之间设有“0”型 密封圈。加压帽为凸顶帽状，其凸顶中心设有与加压杆球面底端对应并接合的一凹窝，加压 帽的直径与试样直径相等，其底平面并设有十字交叉的通气槽，通气槽的十字交叉处设有 连通位于加压帽凸顶边缘的孔隙水接头的斜向孔隙水通道。静三轴试验是土工力学试验当中一项使用仪器和操作过程较复杂，测试参数较多 的力学试验项目，通过该试验可提供试样在不同侧向压力条件下轴向力与轴向应变、孔隙 水压力与轴向应变、排水量与时间或轴向应变关系曲线，用以表征不同试样的各相关参数。静三轴的试验原理是将圆柱形试样密封固定在具有排水通道的上加压帽、上透水 板与下透水板和试样底座之间，然后用一压力容器(三轴压力室)罩在已密封安装好的试 样之外，使试样与压力室内壁之间保持一定空间，注入蒸馏水作为对试样施加侧压力的传 递介质，由外置的加荷装置(活塞式调压筒或用空压机作气源经调压阀设置所需固定压力 作用于三轴室内的蒸馏水，使蒸馏水受压并将压力再传递给试样表面，称之为对试样施加 侧压力。当试样在某一固定的轴向和侧向压力作用下使密封在橡胶膜内的试样经上、下透 水板及上、下孔隙水阀进行充分排水直至稳定的过程称之为固结试验。既有三轴仪传统的凸顶加压帽安放在试样顶端，且裸露在压力室内的蒸馏水之 中，当三轴压力室内的蒸馏水受压并将压力传递给试样时，即有侧向压力P3的作用，裸露在 压力室中的凸顶加压帽在垂直方向同时受到了有压蒸馏水的作用，使试样在接受侧向压力 P3作用的同时也会接受由凸顶加压帽顶面产生的与侧压力P3相等的轴向力Ph3的作用。因 为压力室内的蒸馏水受同一外置侧压力加荷装置的作用，故此时试样所受的轴向力Ph3与 侧向力P3相等，亦可称之轴向固结压力与侧向固结压力相等，定义为等压固结(固结应力 比K=轴向应力/侧向应力=1)。如果在固结试验时除了三轴压力室内所受由侧向加荷装置所产生的侧向压力P3 之外，再通过轴向加荷装置另外给试样增加一个轴向力P1，则此时的固结条件就变成了轴 向固结压力为Ps = PAPh，侧向固结压力为P3,此时的固结应力比K= (Pi+Pj/Ps彡1。由 于传统三轴仪所使用的均为其顶部是自由端的凸顶加压帽，同时受轴向与侧向加荷装置作 用的影响，只能作固结应力比K > 1的固结试验。显然，以上述及的现有三轴仪的凸顶加压帽已经存在等于侧向力P3的轴向力Ph， 因此不能进行轴向力P1 <侧向力P3的固结试验。
技术实现思路
本技术为了扩展现有三轴仪轴向力加压头的功能，使之能够进行固结应力比 K<1的固结试验而公开一种可消除侧向压力影响的三轴仪轴向力两用加压头。本技术为实现上述目的采取以下技术方案本轴向力两用加压头包括轴向加 荷装置、压力室，其特征在于轴向加荷装置的轴向力输出接口连接有直径等于试样直径的 加压杆，所述加压杆与压力室端盖设置的导向套滑配合，导向套与加压杆之间设有“0”型密 封圈，所述压力室中设有与加压杆底平面紧密接合的平顶加压帽，平顶加压帽一侧设有孔 隙水接头，所述平顶加压帽与加压杆同轴心且直径相等，所述平顶加压帽的底平面设有十 字交叉的通气槽，通气槽处设有连通孔隙水接头的孔隙水通道。本技术还可以采取以下技术措施所述加压杆底平面中心设有光头螺柱，平顶加压帽中心螺孔与光头螺柱相联接。所述加压杆底平面中心的光头螺柱设有球面底端，该球面底端与凸顶加压帽凸顶 中心凹窝相吻合。本技术的有益效果和优点在于本轴向力加压头的加压杆底平面与平顶加压 帽为紧密接合状态，能够排除侧压力P3对加压帽的影响，故轴向力与侧向压力分别为各测 力传感器的实测值，因此轴向力加压头的轴向力可以从零开始至等于乃至大于侧向力的任 何压力值，可以满足任何固结应力比(包括KS 1)条件下的固结试验。使用本轴向力加压 头完成不同侧向力、固结应力比的固结试验后，还可以进行不同侧向力条件下的以等应力 或等应变控制方式的试样三轴压缩试验，同时可以获得轴向应力与轴向应变、试样孔隙水 压力与轴向应变和试样排水量与轴向应变等关系曲线。本轴向力加压头的加压杆可以与现 有三轴仪的凸顶加压帽相匹配，其目的是为了保留三轴仪适用于传统的固结应力比K > 1 的特点，考虑本加压杆的底平面受侧压力作用而产生的与轴向力相反的作用力Plfi，并且该 反力随着侧压力的不同而变化，因此可以通过三轴仪轴向测力传感器获得的不同侧压力P3 对应的作用力P1 &实测值作成修正曲线加以解决，因此提高了试验精度，本技术具有结 构简单实用、可以扩展现有三轴仪的使用功能使之即能够进行常规固结试验，也能进行固 结应力比K<1的固结试验的突出优点。附图说明附图1是本技术实施例结构局部剖面示意图。附图2是图1实施例加压杆与平顶加压帽连接结构剖面示意图。附图3是图IA向视图。附图4是图1实施例中加压杆与凸顶加压帽连接结构示意图。图中标号1轴向加荷装置，2加压杆，2-1光头螺柱，3导向套，3-1 “0”型密封圈， 4平顶加压帽，4-1通气槽，4-2孔隙水通道，5压力室，5-1端盖，6乳胶密封膜，7束紧胶圈， 8压力室座，9侧向压力进水口，10侧向压力传感器，11下透水板，12试样，13上透水板，14 孔隙水接头，15凸顶加压帽。具体实施方式下面结合实施例及其附图进一步说明本技术。如图1、2、3所示三轴仪轴向力加压头实施例，包括轴向加荷装置1和压力室5。实施例的轴向力加压头由加压杆2和平顶加压帽4构成。加压杆2连接于轴向加荷装置1的轴向力输出接口，其直径与试样12的直径相 等，底部为平面。加压杆2与压力室5的端盖5-1设置的导向套3滑配合，导向套3的环形 凹槽中设置“0”型密封圈3-1，使导向套3与加压杆2之间为密封状态。平顶加压帽4位于压力室5中，平顶加压帽4的平顶与加压杆2底平面紧密接合， 平顶加压帽与加压杆2同轴心并直径相等。平顶加压帽4的与上透水板13接合的底平面 设有十字交叉的通气槽4-1，通气槽处设有连通位于平顶加压帽图示左侧的孔隙水接头14 的孔隙水通道4-2，孔隙水接头经由软管与压力室座8的排水管道连通。本实施例为了平顶加压帽4的平顶与加压杆2底平面紧密接合以及准确定位采取 如下技术措施，即加压杆2底平面中心设有螺纹连接的光头螺柱2-1，平顶加压帽中心螺孔 与光头螺柱相联接。图1实施例中的试样12表面由乳胶密封膜6密封，乳胶密封膜的上下两端分别接 合于平顶加压帽4和试样支座，并分别由束紧胶圈7紧固，试样支座与试样12底端设置下 透水板11。图1所示三轴仪的压力室座8设有侧向压力进水口 9和侧向压力传感器10。图1中竖向箭头P1表示轴向力，对称的横向箭头P3表示侧向力。如图4所示，图2中的加压杆2的光头螺柱2-1设有球面底端，该球面底端与现有 三轴仪的凸顶加压帽15的凸顶中心凹窝相吻合，故本技术的加压杆2也能与现有三轴 仪的凸顶加压帽15组合进行固结试验和三轴压缩试验。图4中除竖向箭头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可消除侧向压力影响的三轴仪轴向力两用加压头，包括轴向加荷装置、压力室，其特征在于：轴向加荷装置的轴向力输出接口连接有直径等于试样直径的加压杆，所述加压杆与压力室端盖设置的导向套滑配合，导向套与加压杆之间设有“Ｏ”型密封圈，所述压力室中设有与加压杆底平面紧密接合的平顶加压帽，平顶加压帽一侧设有孔隙水接头，所述平顶加压帽与加压杆同轴心且直径相等，所述平顶加压帽的底平面设有十字交叉的通气槽，通气槽处设有连通孔隙水接头的孔隙水通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓娟，颜志雄，唐文军，王晟堂，赵亚品，李慧之，焦艳龙，
申请(专利权)人：铁道第三勘察设计院集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]