专利名称：侧向变形控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于土工试验数据采集侧向变形控制的一种装置，具体说是一种静止侧 压力仪的侧向变形控制器。
背景技术：
土的静止侧压力系数Ko是土体在无侧向变形条件下，侧向有效应力与轴向有效应力之比。 Ko系数是土压力计算不可缺少的参数之一。目前Ko系数的取得是使用静止侧压力仪通过试验 获得。静止侧压力仪内的橡胶圈用来控制土体原状试样的侧向有效压力。由于原状试样直径 与橡胶圈一致，安装土样时土体侧面与橡胶圈的侧壁易产生摩擦，而测定侧向应力时由于橡 胶圈与土的试样之间的凹隙而存在空气，造成试验中获得的Ko值偏小，数据不准。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种侧向变形控制器，该控制器能消除静止侧压力仪安 装土样时橡胶圈与土样产生摩擦，测量侧向应力时橡胶圈与土样之间存在间隙的缺陷，使Ko 数据更为客观、真实。
本发明采用以下技术方案-
一种侧向变形控制器，包括油缸，油缸内设可来回移动的活塞，油缸活塞杆还连接注液 筒活塞杆，注液筒头部连接多通接头，所述多通接头另连接第一压力表、输水管和连接管。
优选地，所述油缸两端各设入口C、 D,活塞位于两入口C、 D之间，该入口C、 D分别 连接同一液压系统，形成回路。
优选地，所述液压系统包括油箱、与油箱连接的油泵、与油泵连接的换向阀，所述换向 阀设供油口P、回油口O、出油口A、 B，供油口P与油泵出口连接，回油口O与油箱连接， 出油口A与入口C连接，出油口B与入口D连接。
优选地，在供油口P与油泵出口之间设第二压力表。
优选地，在油泵出口与回油口O之间设溢油阀。
优选地，在出油口 B与入口 D之间设调速阀。
优选地，所述多通接头为四通管接头，该接头的一个接口通过外螺纹管接头与注液筒连接。优选地，所述第一压力表为真空压力表。
优选地，所述油缸活塞杆的一端上设U形接口 ，注液筒活塞杆插入所述U形接口中间， 并通过销轴铰接。
优选地，所述输水管的管路上设有旋塞。
通过液压系统换向阀的切换，可以驱使油缸内活塞作双向运动，从而带动连接在油缸活 塞杆上的注液筒活塞杆的移动。注液筒内预设初始压力值，活塞杆的双向移动会引起水压的 变化，该变化通过连接管传递到静止侧压力仪的密闭室中，就能控制密闭室中的橡胶圈的收 縮和膨胀。橡胶圈受吸力而膨胀，使土体在安装时避免侧壁摩擦；橡胶圈受推力后收縮紧贴 土体侧面并排出空气。使用本发明对不同地区土层进行大量测试，Kc值更逼近真实，克服了 轴向有效应力与侧向有效应力关系曲线不过坐标原点的缺陷。
图1为本发明涉及的侧向变形控制器连接静止侧压力仪的结构示意图。
图2为注液筒的结构示意图。
图3为油缸的结构示意图。
图4为液压系统回路的示意图。
图5为试样进入静止侧压力仪密闭室，橡胶圈受吸力膨胀状态示意图。 图6为测试时橡胶圈受推力后收缩与试样紧贴的状态示意图。
具体实施例方式
侧向变形控制器用于控制静止侧压力仪内的橡胶圈的侧向变形。参见图1，是本发明连接 于静止侧压力仪的使用状态图。侧向变形控制器包括依次连接的油缸108、注液筒104和四通 管接头105。油缸108内有活塞。油缸活塞杆203和注液筒活塞杆201通过销轴204铰接，见 图2、 3，油缸活塞杆203的一端上设U形接口 209,注液筒活塞杆201插入U形接口 209中 间，并通过销轴204铰接。注液筒活塞上有0型密封圈202，以防漏水。注液筒104另一头 通过外螺纹管接头103与四通管接头105连接。四通管接头105上的另三个接口分别连接输 水管102、连接管112和真空压力表111。输水管102管路上设旋塞101开关，用于控制流入 注液筒104、连接管112的净7K:连接管112另一端设接口，连接静止侧压力仪110的密闭室。 输水管102、连接管112为相同的一种软管。注液筒104、油缸108均设底座106，由外六角螺丝107固定。
见图3，油缸108包括前、后密封盖206、 208，缸体，油缸活塞和活塞杆，前密封盖206 与活塞杆之间还有V型橡胶夹布密封圈207。前、后密封盖206、 208都是通过内六角螺钉205 连接于缸体上。油缸活塞把油缸108分为两个封闭腔，每个封闭腔各设有一入口，分别为入 口 C和入口 D，两入口与同一液压系统连接，形成回路。液压回路如图4所示，包括油箱301， 与油箱301管道连接的滤油器302，与滤油器302管道连接的油泵303，第二压力表305，弹 簧式三位四通换向阀307。在油泵303出口与换向阀307之间上设溢油阀304，油泵打出的过 多的油可流回油箱301。三位四通换向阀307上设供油口 P、回油口O、出油口A、 B，其中 供油口 P与油泵303出口连接，还有第二压力表305设在它们连接的管道上，监测油压；回 油口 O通过管路连接到油箱301;出油口 A与油缸入口 C连接出油口 B通过调速阀308与 油缸另一入口D连接。由此可见，通过推动换向阀307上的手动杠杆306，可变换阀上各油 口之间的连通和切断状态。这样，既能从入口C输油，又能从入口D输油，使油缸活塞來回 移动。因此，油缸实为双向油缸。
连接管连接静止侧压力仪的密闭室，负责把压力传递到密闭室中，从而实现橡胶圈的收 縮与膨胀。密闭室下设透水石403,试样测试时受压排出试样中的水。真空压力表可反映密闭 室内压力，通过该表的读数，來控制手动杠杆操作。
本发明的使用如下-
1) 预备状态
接通电源，电动机带动油泵303运转，旋丌旋塞IOI，净水经过输水管102与透明注液筒 104连通，将手动杠杆306向左推，见图4，此时换向阀供油口 P与出油口 B导通，回油口O 与出油口A导通。油箱301的油一通过滤油器302—进入油泵303—经过供油口 P、出油口B —通过调速阀308—到达入口 D—进入油缸108，随着油量增加，油缸活塞右移，带动透明注 液筒活塞杆201 —起右移(在图1所示为远离四通管接头105方向)，观测透明注液筒104上 的刻度，使活塞处于刻度中间，操作手动杠杆306，换向阀307中各油口断开，油缸108处于 停止，关闭旋塞IOI。
2) 活塞右移产生吸力，橡胶圈109膨胀
将手动杠杆306向左推，此时换向阀供油口 P与出油口 B导通，回油口 0与出油口 A导 通。油箱301的油一通过滤油器302—进入油泵303 —经过供油口 P、出油口 B—通过调速阀 308—到达入口 D—进入油缸108,随着油量增加，油缸活塞右移，而油缸活塞另一边密封腔内的油，通过出油口A、回油口O,回到油箱301;而注液筒104内的水产生吸力通过连接管 112传递到静止侧压力仪IIO密闭室内，使橡胶圈109膨胀，根据真空压力表111上数值，操 纵手动杠杆306使油缸108处于停止状态。见图5,施加压力，通过压块401把试样402压到 橡胶圈109中间，试样402无摩擦安装完成。 3)活塞左移产生推力，橡胶圈109收縮
将手动杠杆306向右推进，此时换向阀供油口 P与出油口 A导通，回油口 0与出油口 B 导通。油箱301内的油一通过滤油器302—进入油泵303 —经过供油口 P、出油口A—到达入 口C—进入油缸108，随着油量增加，不断推动油缸活塞杆203左移(即靠近四通管接头105 的方向)，而油缸活塞另一边密封腔内的油，通过出油口B、回油口O，回到油箱301;油缸 活塞杆203通过销轴204把压力传递到注液筒104内，再由注液筒活塞杆201通过连接管112 推进到静止侧压力仪IIO密闭室内，消除橡胶圈109与试样402侧壁之间空气，使橡胶圈109 与试样402密闭。根据真空压力表111上数值，操纵手动杠杆306使油缸108处于停止状态。 见图6，这时土工试验施加轴向应力得到的侧向应力为最佳，Ko数据也最为真实，达到本发 明的目的。
本发明通过液压系统驱动油缸内活塞双向移动，从而带动注液筒中的活塞杆跟随运动， 注液筒中的净水产生的压力传递到静止侧压力仪的密闭室中，使橡胶圈收縮和膨胀。橡胶圈 受吸力膨胀时，土体在安装时避免侧壁摩擦；橡胶圈受推力收缩后紧贴土体侧面并排出空气。 保证了侧压力系数KQ的准确。
权利要求
1.一种侧向变形控制器，包括油缸(108)，其特征是油缸(108)内设可来回移动的活塞，油缸活塞杆(203)还连接注液筒活塞杆(201)，注液筒(104)头部连接多通接头，所述多通接头另连接第一压力表、输水管(102)和连接管(112)。
2. 根据权利要求1所述的侧向变形控制器，其特征是所述油缸(108)两端各设入口 C、 D， 活塞位于两入口C、 D之间，该入口C、 D分别连接同一液压系统，形成回路。
3. 根据权利要求2所述的侧向变形控制器，其特征是所述液压系统包括油箱(301)、与油 箱(301)连接的油泵(303)、与油泵(303)连接的换向阀(307)，所述换向阀(307) 设供油口P、回油口O、出油口A、 B，供油口 P与油泵(303)出口连接，回油口O与油 箱(301)连接，出油口A与入口C连接，出油口B与入口D连接。
4. 根据权利要求3所述的侧向变形控制器，其特征是在供油口P与油泵(303)出口之间 设第二压力表(305)。
5. 根据权利要求3所述的侧向变形控制器，其特征是在油泵(303)出口与回油口O之间 设溢油阀(304)。
6. 根据权利要求3所述的侧向变形控制器，其特征是在出油口 B与入口 D之间设调速阀(308)。
7. 根据权利要求l所述的侧向变形控制器，其特征是所述多通接头为四通管接头(105)， 该接头的一个接口通过外螺纹管接头(103)与注液筒(104)连接。
8. 根据权利要求l所述的侧向变形控制器，其特征是所述第一压力表为真空压力表Ull)。
9. 根据权利要求l所述的侧向变形控制器，其特征是所述油缸活塞杆(203)的一端上设U 形接口 (209),注液筒(104)活塞杆插入所述U形接口 (209)中间，并通过销轴(204) 铰接。
10. 根据权利要求1所述的侧向变形控制器，其特征是所述输水管(102)的管路上设 有旋塞(101)。
全文摘要
本发明公开了一种侧向变形控制器，包括油缸，油缸内设可来回移动的活塞，油缸活塞杆还连接注液筒活塞杆，注液筒头部连接多通接头，所述多通接头另连接第一压力表、输水管和连接管。通过液压系统换向阀的切换，可以驱使油缸内活塞作双向运动，从而带动注液筒活塞杆的移动。注液筒内预设初始压力值，活塞杆的双向移动会引起水压的变化，该变化通过连接管传递到静止侧压力仪的密闭室中，就能控制密闭室中的橡胶圈的收缩和膨胀。橡胶圈受吸力而膨胀，使土体在安装时避免侧壁摩擦橡胶圈受推力后收缩紧贴土体侧面并排出空气。使用本发明对不同地区土层进行大量测试，K<sub>0</sub>值更逼近真实，克服了轴向有效应力与侧向有效应力关系曲线不过坐标原点的缺陷。
文档编号G01N33/24GK101620215SQ20091005626
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者冯蓓蕾, 成 张, 张震宇, 成利民, 胡建平, 钮建定, 陈智勇, 黄国弟 申请人:中交第三航务工程勘察设计院有限公司;中交三航院勘察工程有限公司