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专利名称：一种三轴试样径向变形的测量装置与方法
技术领域：
本发明所涉及的是一种用于三轴试样的径向变形测量装置与方法，用于室内三轴试验中测量试样的径向变形。
背景技术：
据查，目前国内外所使用的试样径向变形测量方法，主要有贴标签读数、读数显微镜测量刻度间距、局部安装应变片、PSD激光传感器、压力室内布置平面位置固定的激光传感器等方法进行径向变形测量。大多数应变测试方法会对试样产生一定的干扰，尤其对于质地较软的试样，会对其径向变形产生一定的影响。光学读数和应变测量的方法都是对试样局部变形的测量，并且测量精度和可靠性都比较低，光强对PSD激光传感器的测试影响较大，给测试带来了一定的误差，压力室内固定的测试装置的测量方法，可移植性不强，在不同的仪器上通用性差，不使用与小直径的三轴压力室测量。传统测量方法存在对试样扰动、不能非接触连续测量、精度不高、灵活性差等缺点，因此在测量三轴试样轴向变形方面·存在一些障碍。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种三轴试样径向变形的测量装置与方法，用以准确测量三轴压力室内试样的径向变形。本发明解决上述问题所采用的技术方案一种三轴试样径向变形的测量装置，它包括用于定位测量的固定支架，该固定支架中包括与三轴压力室密贴的定位支架，所述的定位支架与三轴压力室具有相同的中轴线；所属的固定支架带有沿单一方向无间隙自由滑动的滑块，所述的滑块同位移计、激光测距仪联动，滑块、位移计和激光测距仪的竖向轴线与固定支架的中轴线平行，并且滑块筒位移计、激光测距仪刚性固定连接，所述的位移计和激光测距仪均为高精度传感器。一种三轴试样径向变形的测试方法，它包括以下步骤(I)在三轴压力室外选择具备测量条件的位置不少于三个，相互间尽量平均分布，并记录各个测点位置和压力室直径；(2)将固定支架与压力室密贴并固定，连接动态测量采集系统，通过激光测距仪测量至试样高度范围内不同位置处的距离，更换测量位置，直至完成；(3)根据试验要求，测量不同时刻激光测距仪至试样表面的距离，根据几何原理计算试样直径获得试样的径向变形值，通过多点测量求平均值的方法可减小误差，根据光速换算实际土样变形。与现有技术相比，本发明采用非接触连续测量方式，可在三轴压力室外对试样进行测量，解决了固定支架与三轴压力室的接触问题，通过多点测量和数据分析处理方法，消除了试样倾斜对径向变形测试的影响。此外该装置测量的数据还可用于三轴试样轴向局部变形、试样体积变化等方面的测量与分析。


图I :测试装置正视图；图2 :测试装置俯视图
具体实施例方式该测量装置主要包括用于传感器定位的定位支架1，安装和固定传感器的固定支架2，位移传感器3，激光测距仪4和数据采集系统。定位支架I与固定支架之间固定，不发生转动和相对位移，固定支架上的滑块5与位移传感器3的下端和激光测距仪4固定，形成联动装置，激光测距仪和位移传感器的信号进入数据采集系统，实时记录数据。固定支架2、位移计3和激光测距仪4以及滑块5的中轴线平行。测量过程中，通过滑块5的上下移动，带动激光测距仪4上下移动，由激光测距仪4测量至试样7的距离，测量高度有位移传感器3记录。一种三轴试样径向变形的测试方法，它包括以下步骤(I)在三轴压力室6外选择具备测量条件的位置不少于三个，相互间尽量平均分布，并记录各个测点位置与压力室直径； (2)将固定支架与压力室密贴并固定，连接动态测量采集系统，通过激光测距仪测量至试样7高度范围内不同位置处的距离，更换测量位置，直至试验完成；(3)根据试验要求，测量不同时刻激光测距仪至试样表面的距离，根据几何原理计算试样直径，获得试样的径向变形值，通过多点测量求平均值的方法可减小误差，根据光速换算实际土样变形。
权利要求
1.一种三轴试样径向变形的测量装置，其特征在于用于径向变形测量装置的固定支架，该固定支架包括一个与三轴压力室具有相同的中心轴线的定位支架，定位支架与三轴压力室密贴；该固定支架带有沿单一方向无间隙自由滑动的滑块，滑块同位移传感器、激光测距仪联动，滑块、位移传感器和激光测距仪的竖向轴线与支架的轴线平行。
2.如权利要求I所述的一种三轴试样径向变形的测量装置，其特征在于可在三轴压力室外对其内部的试样进行非接触、多方位测量，该装置采用激光测距装置测量至试样表面的距离，不干扰试样，该装置可在三轴压力室外部的各方位对试样进行测量。
3.—种三轴试样径向变形的测试方法，其特征在于其包括以下步骤 (1)在三轴压力室外选择具备测量条件的位置不少于三个，相互间尽量平均分布，并记录各个测点位置与压力室直径； (2)将固定支架与压力室密贴并固定，连接动态测量采集系统，通过激光测距仪测量至试样高度范围内不同位置处的距离，更换测量位置，直至完成； (3)根据试验要求，测量不同时刻激光测距仪至试样表面的距离，根据几何原理计算试样直径获得试样的径向变形值，通过多点测量求平均值的方法可减小误差，根据光速换算实际土样变形。
全文摘要
本发明公开了一种三轴试样径向变形的测量装置和方法，其特点是用于径向变形测量装置的固定支架包括一个与三轴压力室具有相同的中心轴线的定位支架，定位支架与三轴压力室密贴；该固定支架带有沿单一方向无间隙自由滑动的滑块，滑块同位移传感器、激光测距仪联动，滑块、位移传感器和激光测距仪的竖向轴线与支架的轴线平行，可在三轴压力室外对其内部的试样进行非接触、多方位测量，该装置采用激光测距装置测量至试样表面的距离，不干扰试样，该装置可在三轴压力室外部的各方位对试样进行测量。通过测量数据、利用几何知识计算试样直径的径向变形值，通过多点测量求平均值的方法可减小误差，根据光速换算可获得实际土样变形。
文档编号G01B11/16GK102901460SQ20121043434
公开日2013年1月30日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者叶阳升, 张千里, 史存林, 陈锋, 蔡德钩, 马伟斌, 姚建平, 闫宏业, 王立军 申请人:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所