(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210472361.0 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 乔行　戴福初　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 王兆波 (51)Int.Cl. G01N 3/14(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种可维 持恒荷载的三轴试验 装置 (57)摘要 本发明公开了一种可维持恒荷载的三轴试 验装置， 包括平台架、 压力室、 导向装置和加压装 置。 平台架包括平台架台面、 柱腿、 撑杆和脚杯。 压力室上盘打孔置入水下荷重传感器； 压力室下 盘开有三个连接孔。 导向装置采用上下压杆和两 根导向杆构成， 导向装置与平台架利用直线轴承 连接， 与加压装置利用铰接的关节轴承连接保证 了压力的竖向传导。 加压装置包括底部砝码和砝 码拉杆构成。 除压力室有机玻璃腔体外其他均使 用不锈钢材料制作。 本装置适用于恒荷载下土体 破坏过程的模拟试验， 维持土体破坏瞬间竖向压 力的稳定， 连接的高频率水压传感器对试样破坏 瞬间的孔隙水压力变化及时捕捉， 同时试样装置 结构稳定， 结构简单， 满足试验安全和便携拆装 的要求。 权利要求书1页 说明书2页 附图3页 CN 115060589 A 2022.09.16 CN 115060589 A 1.一种可维持恒 荷载的三轴试验 装置， 其特 征在于， 该 试验装置包括： 平台架， 用于装置整体的安 放和固定； 导向装置， 用于将加压装置的提供的力传入到 压力室内部； 压力室， 用于试验样品的安 放和测试； 加压装置， 用于提供 稳定的恒 荷载； 所述导向装置通过直线轴承(4)穿过平台架， 所述压力室通过平台架台面(1)安放的卡 扣(2)固定在平台架台面， 所示加压装置通过关节轴承(15)连接 到导向装置底部 。 2.根据权利要求1所述的一种可维持恒荷载的三轴试验装置， 其特征在于， 所述的平台 架主体由平台架台面(1)、 直线轴承(2)、 卡扣(4)、 柱腿(5)、 撑杆(6)和脚杯(8)组成， 直线轴 承(2)和卡扣(4)安放在平台架台面(1)上， 柱腿(5)和撑杆(6)利用角座(7)连接， 脚杯(8)与 柱腿(5)螺纹连接； 所述导向装置由上压杆(10)、 两根导向杆(11)和下压杆(12)构成刚性框 架， 导向杆(11)和上压杆(10)与下压杆(12)通过螺母(14)连接； 所述压力室(9)由滑动装置 和压力室上盘(20)、 有机玻璃腔体(21)和压力室下盘(24)组成， 通过圆顶盖螺母(22)和螺 杆(23)连接； 所述加压装置由砝码拉杆(16)和砝码托盘(17)构成， 通过螺纹连接 。 3.根据权利要求1所述的一种可维持恒荷载的三轴试验装置， 其特征在于， 加压装置和 导向装置通过关节轴承(15)连接， 保证加压装置提供的力竖向传导。 4.根据权利要求2所述的一种可维持恒荷载的三轴试验装置， 其特征在于， 导向装置为 刚性框架， 导向杆(11)受拉， 结构稳定， 平台架台面(1)安放直线轴承(2)对导向杆(11)起到 定位和滑动效果。 5.根据权利要求2所述的一种可维持恒荷载的三轴试验装置， 其特征在于， 压力室下盘 (24)开有两个水压控制器连接孔(25)实现控制器对 试样的压力控制， 一个水压传感器连接 孔(26)连接高采样频率的水压传感器对试样孔隙水压力密集采集。 6.根据权利要求2所述的一种可维持恒荷载的三轴试验装置， 其特征在于， 压力室(9) 的滑动杆装置包括压头(18)、 滑动杆(19)和水下荷重传感器(27)所构成， 通过螺纹连接， 滑 动杆(19)穿过压力室上盘(20)内橡皮环， 保证压力室的密封性， 滑动杆(19)涂抹润滑油减 少与橡皮环摩擦， 滑动杆(19)中空设计， 压头(18)预留孔洞， 方便水下荷重传感器(27)线缆 穿出。 7.根据权利要求6所述的一种可维持恒荷载的三轴实验装置， 其特征在于， 水下荷重传 感器(27)放置在压力室(9)内部， 避免滑动杆(19)与压力室上盘(20)内橡皮环摩擦带来的 摩擦力影响， 准确 测量内部 压力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115060589 A 2一种可维持恒荷载的三轴试验装 置 技术领域 [0001]本发明涉及 一种可维持恒荷的载三轴试验装置， 该试验装置具有能够维持作用在 试样上竖向压力保持恒定、 数据采集频率高的特征， 可应用于恒荷载作用下土体的破坏过 程的模拟试验， 属于 土力学模拟试验技 术领域。 背景技术 [0002]边坡土体的力学性质研究为评估区域滑坡启动机 理的重要科学依据。 在黄土台塬 地区， 灌溉和降雨作用下引起的地下水位的升高而导致的斜坡破坏对当地群众生命财产和 安全造成了巨大的威胁。 目前最有效的研究方法是对斜坡土体进 行室内三轴试验进行力学 试验反演其破坏过程。 [0003]三轴试验仪作为室内土力学试验必不可少的载体已经在岩土领域被大量研发。 然 而这些传统的三轴试验仪在 模拟因地下水位升高而导致的边坡土体的破坏存在一定缺陷， 一方面常规三轴试验仪利用水压控制器来控制轴向压力， 但试验中土体破坏具有瞬时性， 水压控制 器在土体破坏瞬间不能够及时补充力， 导致试验中土体的卸荷， 造成实验数据的 不准确； 另一方面， 常规三轴试验仪水压力 传感器采集频率较低， 不能够及时捕捉到土体破 坏瞬间内部孔隙水压力的变化。 综上， 现有常规三轴 试验仪不能满足模拟边坡在恒定偏应 力下因水位上升导 致有效应力减小的破坏过程。 发明内容 [0004]本发明目的在于研制一种适用于可维持恒荷载的三轴试验装置， 提供一种能够维 持土体破坏瞬 间轴向压力的恒定且能够捕捉到 土体破坏瞬 间孔隙水压力变化的载体。 [0005]为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案。 本发明由四部分组成， 分别为平台 架、 压力室、 导向装置和加压装置。 所述平台架为不锈钢架， 平台表面设置卡扣可固定压力 室， 两侧打孔可实现导向装置穿过， 设置脚杯可实现调平功能。 压力室由机玻璃壁腔和不锈 钢上下盘构成， 上盘打孔置入滑动杆， 滑动杆为不锈钢材质， 上部连接承压块， 下部连接水 下荷重传感器， 内部中空可将传感器连接线导出； 下盘开孔连接两台压力控制 器和一台水 压传感器。 导向装置由上压杆、 下压杆和穿过平台架的两个导向杆构成， 上压杆底部中心 安 有球头螺丝可与滑动杆上部承压块接触施加压力， 下压杆通过轴承与加压装置相连接， 导 向杆通过螺母与上、 下压杆连接。 加压装置由砝码托盘和砝码拉杆构成， 可盛放砝码施加竖 向压力。 [0006]本发明具有如下优点： [0007]本发明可以满足模拟恒荷载下土体破坏 过程实验的要求： 通过在砝码托盘施加砝 码压力源将竖向力传入压力 室的试样， 满足破坏瞬间维持竖向压力恒定的要求； 压力 室底 盘可接入高采集频率水压传感器， 可采集到破坏瞬间土体孔隙水压力的变化； 压力 室内部 放置水下荷重传感器可直接测量到试样表面受力， 消除了滑动杆与压力 室上盘摩擦影响； 底部托盘通过轴承装置铰接到导向装置下压杆可以保证受力的竖向传导。 此装置设计简单说　明　书 1/2 页 3 CN 115060589 A 3