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專利名稱：對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭的制作方法
技術領域：
:本發明屬于巖土力學測試技術領域，涉及到實現對非均勻巖土介質進行等應力加載的設計。
背景技術：
目前，大型三軸試驗是碎石，碎石土、礫石土等進行抗剪強度參數測試的傳統技術手段。然而由于傳統的大型三軸儀一般采用剛性壓頭的方式施加荷載，由于碎石，碎石土，礫石土等巖土介質的不均勻性，使得上端剛性壓頭與試樣接觸的地方巖土介質受到的力不均勻，這一不均勻應力傳遞到試樣內部，使得試樣內部所受的應力不均勻，影響了試驗的精度和試驗對介質真實受力情況的模擬、再現
發明內容
:為了克服現有大型三軸儀在試驗過程中通過剛性壓頭對非均勻巖土介質施加應力不均的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種在試驗過程中能夠實現對試樣施加均勻應力的裝置，一種對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭，包括水囊、水囊護壁、水囊壓板和水囊密封螺孔；水囊為上下底面均為圓形的楔形體，水囊的上底面敞口，且帶有向外的邊沿；水囊護壁下端內腔為與水囊相匹配的倒楔形體，上端內腔為內徑與水囊的敞口邊沿相等的圓柱體；將內腔為倒楔形體和內腔為圓柱體的鑄件鑄造在一起，形成了上下皆為敞口的，且在連接處形成水囊固定邊沿的剛性水囊護壁；水囊壓板蓋在水囊固定邊沿上；將水囊壓板和水囊的敞口邊沿壓緊，水囊壓板上分布有螺栓孔，螺絲垂直水囊固定邊沿，穿過水囊壓板和水囊的敞口邊沿，下端深入到水囊護壁內，將水囊密封；在水囊護壁的上頂端均布多個與壓桿連接的螺栓孔。于水囊采用耐高壓的丁腈黑橡膠澆筑而成。護壁一側開有透水孔。水囊還可以是上下底面為相同形狀多邊形的楔形體，水囊護臂下端內腔為與水囊相對應的倒楔形體，水囊護臂上端的柱體內腔為與水囊敞口邊沿相同底面的柱體。本發明設計簡單，使用方便。提高了對非均勻巖土介質等應力加載的均勻性，提高了試驗的精度，使得試驗對介質真實受力情況的模擬、再現更加完整和準確。


圖1為本發明的主視圖。圖2為本發明的俯視圖。圖中1.水囊，2.水囊護壁，3.水囊壓板，4.水囊密封螺栓孔，5.與壓桿連接的螺栓孔，6.水囊固定邊沿，7.透水孔。
具體實施方式
: 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭，包括水囊1、水囊護壁2、水囊壓板3 ；水囊I為上下底面均為圓形的楔形體，水囊I的上底面敞口，且帶有向外的邊沿；水囊護壁2下端內腔為與水囊I相匹配的倒楔形體，上端內腔為內徑與水囊I的敞口邊沿相等的圓柱體；將內腔為倒楔形體和內腔為圓柱體的鑄件鑄造在一起，形成了上下皆為敞口的，且在連接處形成水囊固定邊沿6的剛性水囊護壁2 ;水囊壓板3在水囊固定邊沿6處蓋在水囊I敞口上，并與水囊I敞口邊沿吻合，將水囊壓板3和水囊I敞口邊沿壓緊，水囊壓板3上分布有水囊密封螺栓孔(4)，螺絲垂直水囊固定邊沿6，穿過水囊壓板3和水囊I的敞口邊沿，下端深入到水囊護壁內，將水囊I密封并固定在水囊護臂2上；在水囊護壁2的上頂端均布多個與壓桿連接的螺栓孔5。護壁一側開有透水孔7，允許試樣內部孔隙水的流出。使用時，將水囊1內注滿水，用水囊壓板3蓋住敞口的楔形水囊I，并用螺栓將水囊密封并固定在水囊固定邊沿6上。上部荷載通過與壓桿連接的螺栓孔5經柔性水囊I施加于試樣，不均勻的巖土介質直接與水囊1接觸 ，水囊1內水壓處處相等，因此實現了等應力加載狀態。
權利要求
1.對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭，包括水囊(I)、水囊護壁(2)、水囊壓板(3 )和水囊密封螺孔(4 );其特征在于水囊(I)為上下底面均為圓形的楔形體，水囊(I)的上底面敞口，且帶有向外的邊沿；水囊護壁(2)下端內腔為與水囊(I)相匹配的倒楔形體，上端內腔為內徑與水囊(I)的敞口邊沿相等的圓柱體；將內腔為倒楔形體和內腔為圓柱體的鑄件鑄造在一起，形成了上下皆為敞口的，且在連接處形成水囊固定邊沿(6 )的剛性水囊護壁(2 );水囊壓板(3 )蓋在水囊固定邊沿(6 )上；將水囊壓板(3 )和水囊的敞口邊沿壓緊，水囊壓板上分布有螺栓孔(4)，螺絲垂直水囊固定邊沿(6)，穿過水囊壓板和水囊的敞口邊沿，下端深入到水囊護壁內，將水囊(I)密封；在水囊護壁(2)的上頂端均布多個與壓桿連接的螺栓孔(5)。
2.根據權利要求1所述的對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭，其特征在于水囊采用耐高壓的丁腈黑橡膠澆筑而成。
3.根據權利要求1所述的對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭，其特征在于護壁一側開有透水孔(7)。
4.根據權利要求1所述的對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭，其特征在于水囊(I)可以是上下底面為相同形狀多邊形的楔形體，水囊護臂(2)下端內腔為與水囊相對應的倒楔形體，水囊護臂(2)上端的柱體內腔為與水囊敞口邊沿相同底面的柱體。
全文摘要
一種對非均勻巖土介質等應力加載的柔性壓頭，屬于巖土力學測試技術領域。包括敞口的楔形水囊、水囊上壓蓋和與楔形水囊相對應的倒楔形剛性水囊護壁。將加工好的楔形敞口水囊置于剛性護壁內，注水充滿整個水囊，蓋上壓蓋，并用螺栓密封水囊，并將水囊固定在剛性水囊護壁上。水囊下端直接接觸試件，護壁上端與加載設施連接。楔形水囊的下部與非均質巖土介質接觸，上部荷載經過水囊傳遞到試樣，試樣承受均勻應力加載，從而有效地解決了通常大型三軸儀中測試非均質巖土體應力不均勻的問題。
文檔編號G01N3/02GK103234809SQ20131013660
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優先權日2013年4月18日
發明者趙紅華, 郭靖, 朱林劍, 孫浩 申請人:大連理工大學