本發(fā)明涉及巖土工程技術中的巖土檢測領域，更具體地說是一種可進行真假三軸試驗的裝置。

背景技術：

根據(jù)力學試驗原理，假定一巖體保持平衡狀態(tài)，則其中某一點必有三種作用于互相垂直面上的應力(如圖3所示)，圖3中平行于X、Y、Z三個方向的力，分別稱為大主應力σ1、中主應力σ2、小主應力σ3；與三個主應力垂直的作用面分別稱為大主應力面、中主應力面和小主應力面；許多工程問題如深埋的水平巷道長度較大時，可作為平面應變問題處理，即只考慮σ1和σ3；在考慮淺層地應力時，一般認為水平兩個方向地應力相等，常按軸對稱問題處理，即σ2＝σ3；假三軸試驗就是使試樣在軸對稱的應力狀態(tài)下進行試驗，假三軸試驗即常規(guī)三軸試驗。

但是在實際巖土環(huán)境中，巖體所受到的三個主應力的大小往往是不同的，真三軸試驗是模擬巖體受到荷重的情況下，巖體內(nèi)任一小單元所承受的應力狀態(tài)；研究在主應力方向固定的條件下，主應力與應變的關系及強度特性，即土的本構(gòu)關系；試樣一般為正立方體或矩形體；試驗時對試樣各個互相垂直的主應力面(即X、Y、Z)分別施加主應力σ1、σ2及σ3(主應力的關系是σ1>σ2>σ3)，即試樣在三個互相垂直面上施加各自獨立的三個主應力σ1、σ2、σ3；真三軸試驗方法測定的結(jié)果比假三軸試驗即軸對稱三軸試驗更能反映真實的本構(gòu)關系，也更復雜。

而實際上，很多單位資金并不充裕，同時擁有假三軸儀和真三軸儀并不符合實際，再加上各類工程的實踐使得很多單位需要更便捷地做假三軸試驗與真三軸試驗；這樣，開發(fā)一套結(jié)構(gòu)簡單、易操作、能進行真假三軸試驗的裝置就顯得很有必要了。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可進行真假三軸試驗的裝置，結(jié)構(gòu)簡單、易操作、能進行真假三軸試驗。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為：一種可進行真假三軸試驗的裝置，包括σ1方向加載系統(tǒng)、σ2方向加載系統(tǒng)、σ3方向加載系統(tǒng)，所述σ1方向加載系統(tǒng)包括：垂直加載活塞、上壓頭、下壓頭；所述σ2方向加載系統(tǒng)包括：手動操作加載部分、泵動加載部分；所述σ3方向加載系統(tǒng)包括：進油口、出油口；所述垂直加載活塞、所述上壓頭、所述下壓頭設置于圍壓室內(nèi)；所述垂直加載活塞位于所述上壓頭正上方；所述上壓頭和所述下壓頭分別設置于試樣的上、下兩端；有左水平軸桿、右水平軸桿分別以軸對稱形式設置于所述圍壓室兩側(cè)、且分別穿過所述圍壓室外壁；所述泵動加載部分右端連接于所述左水平軸桿左端，所述手動操作加載部分左端連接于所述右水平軸桿右端；所述進油口、所述出油口分別以軸對稱形式設置于所述圍壓室外壁下端的左、右兩側(cè)；有底座垂直連接于所述圍壓室下端；

在做真三軸試驗時，σ2方向加載系統(tǒng)還包括水平壓頭；所述水平壓頭為長方體，且與所述試樣接觸的截面與所述試樣相同；所述上壓頭、所述下壓頭的底面形狀為正方形、且與所述試樣底面尺寸相同；

在做假三軸試驗時，所述上壓頭、所述下壓頭的截面均為圓形、且與所述試樣底面尺寸相同，且所述左水平軸桿、所述右水平軸桿分別與所述圍壓室密封接合。

在上述技術方案中，在做真假三軸試驗時，所述σ1方向加載系統(tǒng)、所述σ2方向加載系統(tǒng)、所述σ3方向加載系統(tǒng)各自獨立。在做真三軸試驗時，通過左水平軸桿、右水平軸桿與油壓來控制σ2≠σ3；在做假三軸試驗時，通過油壓來控制σ2＝σ3。

在上述技術方案中，在做真三軸試驗時，所述水平壓頭共二個、且分別設置于所述試樣左、右兩端。便于夾緊試樣，防止試樣松動，影響試驗結(jié)果。

在上述技術方案中，在做真三軸試驗時，所述試樣為底面為正方形的矩形體，且所述試樣尺寸為底面邊長50mm，高100mm。底面為正方形，高度一般都大于底面邊長，所以為矩形體，這樣方便對試樣施加三個主應力σ1，σ2，σ3，保持σ2≠σ3。

在上述技術方案中，在做假三軸試驗時，所述試樣為圓柱體,且所述試樣尺寸為直徑50mm，高100mm。假三軸試驗中，通過油壓保持σ2＝σ3，一般用直徑50mm高度100mm的標準試樣。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)僅通過更換少部分部件，就既可做真三軸試驗又可做假三軸試驗；在做真三軸試驗時，把本發(fā)明改裝為可進行真三軸試驗的裝置，在做假三軸試驗時，把本發(fā)明改裝為可進行假三軸試驗的裝置；

(2)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低；

(3)為科研單位節(jié)省資金，給研究人員提供方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明真三軸試驗儀裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明假三軸試驗儀裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明主應力與主應力面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-垂直加載活塞,2-上壓頭,3-下壓頭,4-手動操作加載部分,5-泵動加載部分,6-水平壓頭,7-試樣,8-進油口,9-出油口,10-底座,11-左水平軸桿,12-右水平軸桿,13-圍壓室。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時通過說明使本發(fā)明的優(yōu)點更加清楚和容易理解。

參閱附圖可知：一種可進行真假三軸試驗的裝置，包括σ1方向加載系統(tǒng)、σ2方向加載系統(tǒng)、σ3方向加載系統(tǒng)，所述σ1方向加載系統(tǒng)包括：垂直加載活塞1、上壓頭2、下壓頭3；所述σ2方向加載系統(tǒng)包括：手動操作加載部分4、泵動加載部分5；所述σ3方向加載系統(tǒng)包括：進油口8、出油口9；所述垂直加載活塞1、所述上壓頭2、所述下壓頭3設置于圍壓室13內(nèi)；所述垂直加載活塞1位于所述上壓頭2正上方；所述上壓頭2和所述下壓頭3分別設置于試樣7的上、下兩端；有左水平軸桿11、右水平軸桿12分別以軸對稱形式設置于所述圍壓室13兩側(cè)、且分別穿過所述圍壓室13外壁；所述泵動加載部分5右端連接于所述左水平軸桿11左端，所述手動操作加載部分4左端連接于所述右水平軸桿12右端；所述進油口8、所述出油口9分別以軸對稱形式設置于所述圍壓室13外壁下端的左、右兩側(cè)；有底座10垂直連接于所述圍壓室13下端；

在做真三軸試驗時，σ2方向加載系統(tǒng)還包括水平壓頭6；所述水平壓頭6為長方體，且與所述試樣7接觸的截面與所述試樣7相同；所述上壓頭2、所述下壓頭3的底面形狀為正方形、且與所述試樣7底面尺寸相同；

在做假三軸試驗時，所述上壓頭2、所述下壓頭3的截面均為圓形、且與所述試樣7底面尺寸相同，且所述左水平軸桿11、所述右水平軸桿12分別與所述圍壓室13密封接合(如圖1、圖2所示)。

在做真假三軸試驗時，所述σ1方向加載系統(tǒng)、所述σ2方向加載系統(tǒng)、所述σ3方向加載系統(tǒng)各自獨立。

在做真三軸試驗時，所述水平壓頭6共二個、且分別設置于所述試樣7左、右兩端。

在做真三軸試驗時，所述試樣7為底面為正方形的矩形體。

在做假三軸試驗時，所述試樣7為圓柱體。

參閱附圖可知：本發(fā)明一種可進行真假三軸試驗的裝置的工作過程如下：在做真三軸試驗時，將可進行真假三軸試驗的裝置改裝成可進行真三軸試驗的裝置，試樣7為底面為正方形的矩形體，上壓頭2、下壓頭3的底面與試樣7的底面相同；用橡膠套裝好試樣7，先操作手動操作加載部分4，使右水平軸桿12貼近水平壓頭6，再操作泵動加載部分5，使左水平軸桿11貼近所述水平壓頭6，從而對試樣7施加σ2方向力；通過垂直加載活塞1對試樣7施加豎向軸力σ1；通過進油口8和出油口9的油壓對試樣7施加σ3方向力；在做假三軸試驗時，將所述可進行真三軸試驗的裝置改裝成可進行假三軸試驗的裝置，此時，去除所述可進行真三軸試驗的裝置中的水平壓頭6，將試樣7改為圓柱體；用橡膠套裝好試樣7；通過垂直加載活塞1對試樣7施加豎向軸力σ1；通過進油口8和出油口9的油壓對試樣7施加σ2、σ3方向力。

為了能夠更加清楚地說明本發(fā)明所述的可進行真假三軸試驗的裝置與真三軸試驗裝置、假三軸試驗裝置相比較所具有的優(yōu)點，工作人員將這三種裝置進行了比較：對某些既需要進行巖石的真三軸試驗，又需要進行巖石的假三軸試驗的單位來講，本發(fā)明成本僅為90萬、占地面積小、能進行巖石的真三軸試驗和假三軸試驗，而真三軸試驗裝置和假三軸試驗裝置總成本需要150萬左右、占地面積大、需分別使用真三軸試驗裝置和假三軸試驗裝置分別進行巖石的真三軸試驗、假三軸試驗。

其它未說明的部分均屬于現(xiàn)有技術。