全文摘要
本实用新型提供了一种用于泥水劈裂试验内外压同步加载的装置，包括：底座、外压室、橡胶膜、试样、顶板、轴压杆、活塞缸、第一三通接头、第二三通接头和四通接头；底座的中部设置有高于底座的试样台座，用于放置试样，试样台座的中心设置有注浆孔，底座上还设置有注水孔，注水孔设置于试样台座外边缘与底座的外边缘之间；四通接头的下端还安装有单向阀，用于将泥浆单方向注入注浆孔；第一三通接头的上端与注水孔相连，下端与活塞缸的出口端相连，第二三通接头的上端与活塞缸入口端相连，第二三通接头的左端与四通接头下端的单向阀相连，四通接头的上端与注浆孔相连。本实用新型可以避免常规劈裂试验中外压加载时内外压差过大导致试样破坏。
主设计要求
1.一种用于泥水劈裂试验的内外压同步加载装置，包括：底座、外压室、橡胶膜、试样、顶板和轴压杆，其特征在于，还包括：活塞缸、第一三通接头、第二三通接头和四通接头；所述底座的中部设置有高于底座的试样台座，用于放置试样，所述试样台座的中心设置有注浆孔，所述底座上还设置有注水孔，所述注水孔设置于试样台座外边缘与底座的外边缘之间；所述四通接头的下端还安装有单向阀，用于将泥浆单方向注入注浆孔；所述第一三通接头的上端与所述注水孔相连，下端与所述活塞缸的出口端相连，所述第二三通接头的上端与所述活塞缸入口端相连，所述第二三通接头的左端与所述四通接头下端的单向阀相连，所述四通接头的上端与所述注浆孔相连。
设计方案
1.一种用于泥水劈裂试验的内外压同步加载装置，包括：底座、外压室、橡胶膜、试样、顶板和轴压杆，其特征在于，还包括：活塞缸、第一三通接头、第二三通接头和四通接头；
所述底座的中部设置有高于底座的试样台座，用于放置试样，所述试样台座的中心设置有注浆孔，所述底座上还设置有注水孔，所述注水孔设置于试样台座外边缘与底座的外边缘之间；
所述四通接头的下端还安装有单向阀，用于将泥浆单方向注入注浆孔；
所述第一三通接头的上端与所述注水孔相连，下端与所述活塞缸的出口端相连，所述第二三通接头的上端与所述活塞缸入口端相连，所述第二三通接头的左端与所述四通接头下端的单向阀相连，所述四通接头的上端与所述注浆孔相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的四通接头的左右两端分别连接有压力表和泄压孔。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外压室的顶部设置有排气孔和压力表，所述外压室顶部中心设有圆孔，圆孔内径与所述轴压杆的外径相等，用于插入所述轴压杆，圆孔内侧设有密封圈，用于密封所述轴压杆与所述外压室。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的试样为中间包含有通孔的圆柱型试样，试样外径与试样台座外径相等，所述通孔的直径与所述注浆孔的直径相等。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的顶板为圆型板，所述顶板的外径与所述试样的外径相等，所述顶板上部中心设置有凹槽，用于通过外压室插入所述轴压杆至所述顶板的凹槽，使轴压杆的轴力垂直于所述顶板。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的橡胶膜为两端开口的圆筒状，两端分别箍套在顶板的外缘和试样台座的外缘，所述橡胶膜为透明材质，内径与所述试样的外径相等。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第一三通接头的右端还连接有注水管，所述第二三通接头的右端还连接有注浆管。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的活塞缸的缸体为不锈钢材质，所述活塞缸中活塞为橡胶材质，所述底座为金属材质，所述轴压杆为金属材质。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座的边缘设有密封槽，密封槽内还放置有橡胶密封圈，底座的外圈和所述外压室的外圈还设置有螺栓孔，用于通过螺栓固定所述外压室与底座。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及隧道修建技术领域，尤其涉及一种用于泥水劈裂试验内外压同步加载的装置。
背景技术
目前盾构法以其机械化程度高、施工速度快和对地层扰动小等优点广泛的应用于隧道工程的修建，尤其是泥水平衡盾构在水下隧道使用最多。泥水盾构隧道施工过程中，泥水仓压力的设定是保证开挖面稳定的前提。压力过高会导致掌子面发生劈裂，发生工程事故。
目前对地层劈裂压力的研究主要是在常规三轴仪上进行的，试样采用中空圆柱试样，试样的外压通过围压施加，通孔内压通过反压加压系统施加，常规三轴的围压加载系统和反压加载系统分开，外压和内压无法实现同步加载。由于试样较小，施加内外压时，压差较大容易导致试样压坏，从而影响实验的成功率。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供了一种用于泥水劈裂试验内外压同步加载的装置，以实现劈裂试验过程中内外压同步加载。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。
本实用新型提供了如下方案：
本实用新型提供了一种用于泥水劈裂试验的内外压同步加载装置，包括：底座、外压室、橡胶膜、试样、顶板和轴压杆，其特征在于，还包括：活塞缸、第一三通接头、第二三通接头和四通接头；
所述底座的中部设置有高于底座的试样台座，用于放置试样，所述试样台座的中心设置有注浆孔，所述底座上还设置有注水孔，所述注水孔设置于试样台座外边缘与底座的外边缘之间；
所述四通接头的下端还安装有单向阀，用于将泥浆单方向注入注浆孔；
所述第一三通接头的上端与所述注水孔相连，下端与所述活塞缸的出口端相连，所述第二三通接头的上端与所述活塞缸入口端相连，所述第二三通接头的左端与所述四通接头下端的单向阀相连，所述四通接头的上端与所述注浆孔相连。
优选地，四通接头的左右两端分别连接有压力表和泄压孔。
优选地，外压室的顶部设置有排气孔和压力表，所述外压室顶部中心设有圆孔，圆孔内径与所述轴压杆的外径相等，用于插入所述轴压杆，圆孔内侧设有密封圈，用于密封所述轴压杆与所述外压室。
优选地，试样为中间包含有通孔的圆柱型试样，试样外径与试样台座外径相等，所述通孔的直径与所述注浆孔的直径相等。
优选地，顶板为圆型板，所述顶板的外径与所述试样的外径相等，所述顶板上部中心设置有凹槽，用于通过通过外压室插入所述轴压杆至所述顶板的凹槽，使轴压杆的轴力垂直于所述顶板。
优选地，橡胶膜为两端开口的圆筒状，两端分别箍套在顶板的外缘和试样台座的外缘，所述橡胶膜为透明材质，内径与所述试样的外径相等。
优选地，第一三通接头的右端还连接有注水管，所述第二三通接头的右端还连接有注浆管。
优选地，活塞缸的缸体为不锈钢材质，所述活塞缸中活塞为橡胶材质，所述底座为金属材质，所述轴压杆为金属材质。
优选地，底座的边缘设有密封槽，密封槽内还放置有橡胶密封圈，底座的外圈和所述外压室的外圈还还设置有螺栓孔，用于通过螺栓固定所述外压室与底座。
由上述本实用新型的用于泥水劈裂试验内外压同步加载的装置提供的技术方案可以看出，本实用新型通过将保证试验中施加内外压时，内外压同步加载，避免了常规劈裂试验中外压加载时内外压差过大导致试样破坏，并且装置的结构简单，操作方便，不受场地限制，数据采集方便。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例一的用于泥水劈裂试验内外压同步加载的装置的结构示意图。
附图标记：
1-轴压杆 2-排气孔 3-外压室 4-试样 5-注水口 6-注水管 7-活塞缸 8-阀门9-注浆管 10-四通接头 11-第一三通接头 12-泄压口 13-单向阀 14-压力表 15-注浆孔16-底座 17-橡胶膜 18-顶板 19-压力表 20-密封圈 21-第二三通接头 22-通孔
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和\/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和\/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和\/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。
图1为本实施例的用于泥水劈裂试验的内外压同步加载装置的结构示意图，参照图1，该装置包括：底座16、外压室3、橡胶膜17、试样4、顶板18和轴压杆1、活塞缸7、第一三通接头11、第二三通接头21和四通接头10。
其中，底座的中部设置有高于底座16的试样台座，用于放置试样，所述试样台座的中心设置有注浆孔15，所述底座上还设置有注水孔5，所述注水孔5设置于试样台座外边缘与底座16的外边缘之间。
四通接头10的下端还安装有单向阀13，用于将泥浆单方向注入注浆孔。
第一三通接头11的上端与所述注水孔5相连，下端与所述活塞缸7的出口端相连，所述第二三通接头21的上端与所述活塞缸7入口端相连，所述第二三通接头21的左端与所述四通接头10下端的单向阀13相连，所述四通接头10的上端与所述注浆孔15相连。
第二三通接头21的上端与所述活塞缸7入口端之间还安装有阀门8。
四通接头的左右两端分别连接有压力表14和泄压孔12。
外压室3的顶部设置有排气孔2和压力表19，排气孔2用于注入水时将外压室的空气排出。外压室3顶部中心设有圆孔，圆孔内径与所述轴压杆1的外径相等，用于插入所述轴压杆1，圆孔内侧设有密封圈，用于密封所述轴压杆1 与所述外压室3。
试样为中间包含有通孔22的圆柱型试样，试样外径与试样台座外径相等，所述通孔22的直径与所述注浆孔15的直径相等。单向阀13可以确保试样中通孔内泥浆不会回流，使内孔压保持相对稳定。
顶板18为圆型板，所述顶板的外径与所述试样的外径相等，所述顶板18 上部中心设置有凹槽，用于通过通过外压室3插入所述轴压杆1至所述顶板18 的凹槽，使轴压杆1的轴力垂直于所述顶板18。
橡胶膜为两端开口的圆筒状，所述橡胶膜为透明材质，内径与所述试样的外径相等。橡胶膜放置试样外侧，上端箍套在所述顶板18的外缘，下端箍套在所述试样台座的外缘。橡胶膜用来将试样和围压室的水隔开。
第一三通接头11的右端还连接有注水管6，第二三通接头21的右端还连接有注浆管9。
活塞缸7的缸体为不锈钢材质，所述活塞缸中活塞为橡胶材质，所述底座为金属材质，所述轴压杆为金属材质。试验时，活塞缸内上部为水，下部为泥浆。
底座的边缘设有密封槽，密封槽内还放置有橡胶密封圈20，底座的外圈和外压室的外圈还设置有螺栓孔，用于通过螺栓固定所述外压室与底座。
具体使用步骤包括：
1)将制备好的中间包含有通孔的圆柱型试样放到底座的试样台座上，将顶板带有凹槽的一侧朝上放置在试样的顶部，在试样外侧套上橡胶膜，橡胶膜上下两端分别箍套在顶板和试样台座的外缘；
2)在底座的密封槽内放置好密封圈，将轴压杆插入外压室顶部中心的圆孔中，之后将外压室罩在底座上，同时确保轴压杆的下端与顶板上部的凹槽对齐，用螺栓将外压室与底座固定压紧；
3)打开外压室顶部的排气孔，同时打开活塞缸底部的阀门，通过第一三通接头右侧连接的注水管向外压室和活塞缸的上部注水，直至外压室内的水从排气孔排出，此时活塞缸中的活塞处于最底部；
4)关闭排气孔和注水管的阀门，关闭四通接头右侧的泄压孔，从第二三通接头右侧的注浆管注入泥浆，泥浆首先充满试样的通孔，由于单向阀的存在，通内的泥浆不会回流，继续注浆，泥浆开始通过第二三通接头流入活塞缸的底部，此时外压室的压力和通孔的压力通过活塞缸保持同步增长，直至外压室的压力达到设定外压值，关闭活塞缸底部阀门，此时通孔的压力与外压室的压力相等；
5)继续注浆，试样的通孔压力逐渐增大，外压室的压力保持不变，直至试样劈裂，停止注浆。
6)同时打开四通接头右侧的内压泄压孔和第一三通接头右侧的注浆管进行内外同步泄压。
综上所述，本实用新型实施例的用于泥水劈裂试验内外压同步加载的装置结构简单，方法操作方便，可以实现劈裂试验过程中内外压同步加载，避免了常规劈裂试验中外压加载时内外压差过大导致试样破坏。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920110849.2
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209673555U
授权时间:20191122
主分类号:G01N 3/12
专利分类号:G01N3/12;G01N3/02
范畴分类:31E;
申请人:北京交通大学
第一申请人:北京交通大学
申请人地址:100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
发明人:袁大军;王滕;罗维平;韩冰宇;金大龙;李兴高;吴俊;沈翔;许丽群
第一发明人:袁大军
当前权利人:北京交通大学
代理人:黄晓军
代理机构:11255
代理机构编号:北京市商泰律师事务所 11255
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类型名称:外观设计
标签：橡胶接头论文;