执行机构中各推杆电机处的位移、速度以及作 用力，采集频率为1~5Hz ;系统根据运动动力学模型实时解算剪切方向、剪切位移、剪切速 度以及剪切力；
[0020] 6)待试验结束后，保存试验数据，将加载装置的压力泄压，运动执行机构回初始位 置按照存储的试验数据绘制相应曲线及分析结果。
[0021] 本发明的优点是：
[0022] 本发明提供了一种可实现三维空间各向移动的大型直剪仪及其试验方法，包括加 载装置、支撑板、支撑杆、加载板、上剪切盒、格栅压片、下剪切盒、水平位移约束装置、工作 平台、运动执行机构、电控柜及试验台架等。本发明所创新采用了可实现三维空间各向移动 的运动执行机构，实现了土工合成材料与试验土样在任意方向上的直剪试验，创新变革了 土工合成材料直剪仪试验系统，实现了土工合成材料直剪试验力学性能的各向异性测试； 采用多轴联动驱动剪切盒相对运动，运动精度高、承载力大，有效解决了安装空间小、承载 力不足等对直剪仪大型化的制约；试验运行过程中可实时修正竖向位移，有效避免了由于 土样压缩变形造成格栅折叠和褶破、加载装置体积及成本增加等问题；该装置真实反映了 工程实际中"填土- 土工合成材料-填土"的真实受力情况；本试验系统充分考虑了土工合 成材料力学性能各向异性及界面力学性能，有效避免了现有试验设备得到的力学性能不具 有代表性的问题，为土工合成材料在工程实际应用提供有效、可靠的试验数据。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明提供的可实现三维空间各向移动的大型直剪仪实体造型图；
[0024] 图2是本发明所采用的运动执行机构的结构示意图；
[0025] 图3是本发明所采用的水平位移约束装置的结构示意图；
[0026] 图4是本发明所采用的上剪切盒的结构示意图；
[0027] 图5(a)是本发明所采用的试验台架桁架的结构示意图；
[0028] 图5(b)是本发明所采用的试验台架的整体结构示意图；
[0029] 图6是工作平台俯视结构示意图；
[0030] 附图标记说明如下：
[0031] I-加载装置；2_支撑板；3_支撑杆；4_承载板；5_上剪切盒；6_格栅压片；7_下 剪切盒；8-水平位移约束装置；9-运动执行机构；10-工作平台；11-电控柜；12-试验台 架；13-动平台；14-上轴承及端盖；15-上转动轴；16-推杆电机；17-铰座；18-下轴承及端 盖；19-下转动轴；20-滑块；21-导轨；22-定平台；23-定位块；24-丝杠；25-法兰；26-套 筒；27-手轮；28-基座；29-半圆形圆柱体；30-支座；31-定位槽；32-角钢a ;33_角钢b ; 34-角钢c ;35_脚轮；36-台架侧板；37-台架前板。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和具体的实施例对本发明所提供的可实现三维空间各向移动的大 型直剪仪及其试验方法做进一步的详细说明：
[0033] 实施例：
[0034] -种可实现三维空间各向移动的大型直剪仪，如图1所示，包括加载装置1、支撑 板2、支撑杆3、承载板4、上剪切盒5、格栅压片6、下剪切盒7、水平位移约束装置8、运动执 行机构9、工作平台10、电控柜11以及试验台架12。
[0035] 工作平台设置在试验台架上；电控柜、水平位移约束装置以及支撑装置均设置在 工作平台上；加载装置与支撑装置相连并通过支撑装置设置在工作平台上；运动执行机构 设置在试验台架上；加载装置的底部设置有承载板；上剪切盒、格栅压片以及下剪切盒自 上而下设置在运动执行机构的上表面；加载装置通过承载板向上剪切盒、格栅压片以及下 剪切盒施加竖向压力；水平位移约束装置与上剪切盒相连；待进行剪切试验的土工合成材 料呈圆形，其直径与下剪切盒外径相同，待进行剪切试验的土工合成材料置于格栅压片以 及下剪切盒的上端面之间；运动执行机构带动下剪切盒进行空间三维移动；电控柜分别与 加载装置以及运动执行机构相连。
[0036] 图2为运动支撑机构9实体造型图，包括动平台13、上轴承及端盖14、下轴承及端 盖18、上转动轴15、下转动轴19、推杆电机16、铰座17、滑块20、导轨21、定平台22。动平 台13外接圆直径为500mm、定平台22尺寸为900X680X14mm、导轨21长度为400mm;三根 导轨21以正三角形布置于定平台22上，其内接圆直径为600mm;处于工作位置时，动平台 13与定平台22之间的距离为260mm ;选取推杆电机22行程为± 100mm、承载力为0. 5t。导 轨设置在定平台上；铰座通过滑块设置在导轨上并可在导轨上自如滑动；推杆电机的顶部 通过上转动轴设置在上轴承中；上轴承设置在动平台上；推杆电机的底部通过下转动轴设 置在下轴承中；下轴承设置在铰座上；电控柜与推杆电机相连；在推杆电机的驱动下，动平 台沿导轨的轴线移动绕上转动轴和/或下转动轴的轴向摆动。三个结构完全相同的伸缩型 运动分支的导轨以正三角形式均匀布置于定平台上。
[0037] 图3为水平位移约束装置8实体造型图，包括定位块23、丝杠24、法兰25、套筒26、 手轮27、基座28,内部加工有螺纹的套筒26两端安装有法兰25、中间与基座28采用焊接形 式连接，基座28与工作平台10固定；丝杠24与套筒26内部螺纹配合，两端分别与定位块 23及手轮27连接。套筒设置在基座上；套筒套装在丝杠外部并与丝杠啮合；丝杠的两端分 别设置有手轮以及定位块；定位块与上剪切盒相连；水平位移约束装置是结构完全相同的 两组；两组结构完全相同的水平位移约束装置以丝杠轴线互成120°。
[0038] 图4为上剪切盒5,半圆形圆柱体29内径为200mm、厚度为10mm、高度为IlOmm ;支 座30焊接于半圆形圆柱体29上，相连两个支座30法线夹角为120°，定位槽31与支座30 采用内六角沉头螺钉连接。
[0039] 下剪切盒7内径为300mm、厚度为IOmm ;承载板4直径为195mm、厚度为20mm ;格栅 压片6直径为320mm、厚度为2mm ;支撑杆3直径为30mm、长度为530mm〇
[0040] 图5(a)为台架桁架结构图，采用75#角钢焊接而成，角钢a32、角钢b33、角钢c34 长度分别为1500mm、700mm、640mm，底部装有角轮35 ;图5(b)为台架整体示意图，外部通过 台架侧板36和台架前板37包裹而成，折弯钣金厚度为1_。
[0041] 图6为工作平台10俯视图，尺寸为1500 X 700 X 14mm，水平位移约束装置8定位孔 分布尺寸为130X50mm，两组定位孔中心线夹角为120° ;分支运动孔直径为120mm，其中心 线构成圆的直径为420mm。
[0042] -种可实现三维空间各向移动的大型直剪仪进行试验时的方法包括以下步骤：
[0043] 1、卸下直剪仪试验系统的上剪切盒5和下剪切盒7,填筑对应的试验土样。
[0044] 2、将下剪切盒7安装于运动执行机构9的动平台13上，并依次安装格栅压片6、上 剪切盒5、承载板4,调节水平位移约束装置8,通过水平位移约束装置8约束上剪切盒5水 平及竖向位移，使其运动至工作位置。
[0045] 3、运动执行机构9由初始位置移动到工作位置，调节加载装置1气