一种新型低温三轴试验装置的制作方法

本实用属于三轴试验技术领域，具体来说，特别涉及一种新型低温三轴试验装置。

背景技术：

三轴仪是土工试验的室内试验中不可或缺的仪器。目前的三轴仪器设备只能在室温下模拟试验温度，这对于常年冻土试验而言，试验数据就缺乏正确性。我国多年冻土区加季节冻土区约占78％的国内面积，是世界上第三大冻土国。因此关于冻土的研究应该得到大家的重视。

传统的三轴试验设备不能较好地控制温度，一些实验者通过加热或冷却三轴室内液体来控制温度，但是三轴室的保温效果较差，不方便温度控制，但是对于冻结区的非冻结盐渍土，往往常年在负温状态下，传统的三轴试验装置不能够较为精准的对非冻结盐渍土进行模拟实验，不能够获取更加准确的试验数据。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本实用提出一种新型低温三轴试验装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本实用是通过以下技术方案实现的：

本实用为一种新型低温三轴试验装置，包括升降台，所述升降台顶端中心设置有底座，所述底座的一侧设置有冷浴液进口一，所述底座的另一侧设置有冷浴液出口一，所述底座的顶端设置有加载仓，所述加载仓的外壁环绕设置有制冷液循环管，所述加载仓的外侧且位于所述制冷液循环管的外侧设置有保温隔热层，所述加载仓的内部依次设置有若干热敏电阻温度传感器，所述加载仓的下部设置有冷浴液进口二，所述冷浴液进口二贯穿所述保温隔热层与所述制冷液循环管通接，所述加载仓的顶端设置有冷浴液出口二，所述加载仓的顶端设置有排气孔，所述升降台的顶端设置有轴向加载设备。

进一步地，所述底座的侧壁设置有管一、管二和管三，所述底座的顶端中心设置有凸台，所述管一贯穿所述底座并延伸至其顶端，所述管二贯穿所述凸台并延伸至其顶端，所述管三贯穿所述底座并延伸至其上方，所述管三的端部设置有承荷帽，所述底座的侧壁活动设置有螺栓，所述底座通过螺栓与所述加载仓连接。

进一步地，所述加载仓的顶端设置有通孔，所述通孔内套接有活塞杆。

进一步地，所述热敏电阻温度传感器的外部套有抗压钢套，且周围使用高强度密封胶密封。

进一步地，所述轴向加载设备包括有支架，所述支架的上部开设有螺纹，所述支架通过螺纹连接有移动横梁，所述移动横梁的底端设置有量力环，所述量力环内设置有量力表，所述量力环的底端与所述活塞杆固定连接。

进一步地，所述量力环的底端一侧设置有位移测量装置。

本实用具有以下有益效果：

首先制备实验所需的土样，压实土样，准备好的土样在测试前高度要切成150毫米。准备好的土样用塑料薄膜密封，然后放置在低温恒温箱中，放置24小时，使温度和水分平衡。从20℃降到－20℃，通过测量冷浴液体的流进量高度，得到土样体积变化。在－20℃进行三轴压缩试验的应变速率0.5％/分钟和不同围压条件。由于体积变化引起三轴试样两端的膨胀，试件在进行三轴试验前要仔细修剪。

具体的试验步骤如下。

(1)试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上，最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。

(2)施加周围压力：分别按100kpa、200kpa、300kpa、400kpa施加周围压力。

(3)测孔隙水压力：在不排水条件下测定试样的孔隙水压力。

(4)调整测力计：移动量测轴向变形的位移计和轴向压力测力计的初始“零点”读数。

(5)施加轴向压力：开始剪切。剪切应变速率取每分钟0.5％～1.0％，当试样每产生轴向应变为0.3％～0.4％时，测记一次测力计读数、孔隙水压力和轴向变形读数，直至轴向应变为20％时为止。

(6)试验结束：停机并卸除周围压力，然后拆除试样，描述试样破坏时的形状。

通过上述技术方案，1、本实用能够精准调节三轴试验仪器温度，通过用冷浴更换三轴室内液体，同时在加载仓上增加保温隔热层，以方便温度控制。冷浴和循环系统的温度精度能够保持在±0.1℃，最低设置温度能够低至-30℃；2、此装置能够较为精准的对非冻结盐渍土进行模拟实验，能够获取更加准确的试验数据；3、此装置结构简单、操作方便、具有较强的适用性。

当然，实施本实用的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明实用实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用的结构示意图；

图2为本实用的立体图；

图3为本实用的局部结构示意图；

图4为本实用的加载仓的结构示意图；

图5为本实用的a-a处剖视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、升降台；2、底座；201、管一；202、管二；203、管三；204、凸台；3、冷浴液进口一；4、冷浴液出口一；5、加载仓；501、通孔；502、活塞杆；6、制冷液循环管；7、保温隔热层；8、热敏电阻温度传感器；9、冷浴液进口二；10、冷浴液出口二；11、排气孔；12、轴向加载设备；1201、支架；1202、移动横梁；1203、量力环；13、位移测量装置。

具体实施方式

下面将结合实用实施例中的附图，对实用实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是实用一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于实用保护的范围。

在本实用的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“顶”、“中”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述实用和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用的限制。

请参阅图1-5所示，本实用为一种新型低温三轴试验装置，包括升降台1，所述升降台1顶端中心设置有底座2，所述底座2的一侧设置有冷浴液进口一3，所述底座2的另一侧设置有冷浴液出口一4，底座2内设置循环管道，使得冷浴液在循环管道内循环，冷浴液进口一3外接一台冷浴，所述底座2的顶端设置有加载仓5，所述加载仓5的外壁环绕设置有制冷液循环管6，所述加载仓5的外侧且位于所述制冷液循环管6的外侧设置有保温隔热层7，用冷浴液更换三轴室内液体，保温隔热层7厚度为10cm，以方便温度控制。所述加载仓5的内部依次设置有若干热敏电阻温度传感器8，所述加载仓5的下部设置有冷浴液进口二9，所述冷浴液进口二9贯穿所述保温隔热层7与所述制冷液循环管6通接，所述加载仓5的顶端设置有冷浴液出口二10，冷浴液进口二9外接一台冷浴，加载仓5和底座2采用分段式独立冷液循环制冷控温的结构，在散热大的顶部和保温效果相对较好的底部分别用两台冷浴独立控温抑制上下两端散热不均所引起的温度差，三轴加载仓在制冷的同时通过保温隔热层7保证内部环境的恒定温度。此外，执行部件相连部分和试样直接接触的压头部件分别采用导热系数较低的尼龙材料和环氧树脂材料来最大限度的降低外部环境温度对内部试样的影响，所述加载仓5的顶端设置有排气孔11，所述升降台1的顶端设置有轴向加载设备12。

在一个实施例中，对于上述底座2来说，所述底座2的侧壁设置有管一201、管二202和管三203，所述底座2的顶端中心设置有凸台204，所述管一201贯穿所述底座2并延伸至其顶端，所述管二202贯穿所述凸台204并延伸至其顶端，所述管三203贯穿所述底座2并延伸至其上方，所述管三203的端部设置有承荷帽，所述底座2的侧壁活动设置有螺栓，所述底座2通过螺栓与所述加载仓5连接，从而管一201、管二202和管三203分别连接周围压力系统，孔隙水压力系统和排水管，且管上均设置有控制阀门(此处为现有技术，不做多余解释)。

在一个实施例中，对于上述加载仓5来说，所述加载仓5的顶端设置有通孔501，所述通孔501内套接有活塞杆502，从而活塞杆502抵住承荷帽，当升降台1上升时，活塞杆502对承荷帽施加竖向荷载，进而对土样施加荷载，进行试验。

在一个实施例中，对于上述热敏电阻温度传感器8来说，所述热敏电阻温度传感器8的外部套有抗压钢套，且周围使用高强度密封胶密封，从而通过引线与外部数采仪连接可实时采集并监测仓体内部温度，温度差值较大时可调节外部制冷设备的温度减小温度差，保证内部环境温度的均一性和稳定性。

在一个实施例中，对于上述轴向加载设备12来说，所述轴向加载设备12包括有支架1201，所述支架1201的上部开设有螺纹，所述支架1201通过螺纹连接有移动横梁1202，所述移动横梁1202的底端设置有量力环1203，所述量力环1203内设置有量力表，所述量力环1203的底端与所述活塞杆502固定连接，从而通过量力环1203测量出加载的力，通过量力表显示，移动横梁1202可在支架1201上上下移动。

在一个实施例中，对于上述量力环1203来说，所述量力环1203的底端一侧设置有位移测量装置13，从而位移测量装置13内的位移传感器与底部伸出的活塞杆502相连，加载时可将试样所受的力和变形直接传递到位移传感器上，位移传感器采用快拆接头连接，通过位移测量装置13测量出位移数据。

综上所述，借助于本实用的上述技术方案，首先制备实验所需的土样，压实土样，准备好的土样在测试前高度要切成150毫米。准备好的土样用塑料薄膜密封，然后放置在低温恒温箱中，放置24小时，使温度和水分平衡。从20℃降到－20℃，通过测量冷浴液体的流进量高度，得到土样体积变化。在－20℃进行三轴压缩试验的应变速率0.5％/分钟和不同围压条件。由于体积变化引起三轴试样两端的膨胀，试件在进行三轴试验前要仔细修剪。

具体的试验步骤如下。

(1)试样安装：将压力室底座的透水石与管路系统以及孔隙水测定装置充水并放上一张滤纸，然后再将套上乳胶膜的试样放在压力室的底座上,最后装上压力筒，并拧紧密封螺帽，同时使传压活塞与土样帽接触。

(2)施加周围压力：分别按100kpa、200kpa、300kpa、400kpa施加周围压力。

(3)测孔隙水压力：在不排水条件下测定试样的孔隙水压力。

(4)调整测力计：移动量测轴向变形的位移计和轴向压力测力计的初始“零点”读数。

(5)施加轴向压力：开始剪切。剪切应变速率取每分钟0.5％～1.0％，当试样每产生轴向应变为0.3％～0.4％时，测记一次测力计读数、孔隙水压力和轴向变形读数，直至轴向应变为20％时为止。

(6)试验结束：停机并卸除周围压力，然后拆除试样，描述试样破坏时的形状。

通过上述技术方案，1、本实用能够精准调节三轴试验仪器温度，通过用冷浴更换三轴室内液体，同时在加载仓5上增加保温隔热层7，以方便温度控制。冷浴和循环系统的温度精度能够保持在±0.1℃，最低设置温度能够低至-30℃；2、此装置能够较为精准的对非冻结盐渍土进行模拟实验，能够获取更加准确的试验数据；3、此装置结构简单、操作方便、具有较强的适用性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于实用的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的实用优选实施例只是用于帮助阐述实用。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释实用的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用实用。实用仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。