一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置

本技术涉及土工试验，具体是一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置。

背景技术：

1、目前，土体剪切模量室内试验主要分为静力、动力和波动三类。静力方法以高精度的三轴试验和循环扭剪试验为主，动力方法以动三轴和共振柱为主，波动方法以弯曲元为代表。由于弯曲元具有原理简单、操作方便、成本低、无损检测和易于移植，可直接测定土体的剪切波速等特点，近年来已被广泛应用于测试土体最大剪切模量。但弯曲元系统仅可测试土体某一状态下的最大剪切模量，无法得到剪切模量的变化过程，且结果会受到剪切波传播时间确定合理性的影响。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，能够满足对于弯曲元系统测试结果的标定以及获得土体剪切模量的变化过程的需要。

2、本实用新型的目的通过一下技术方案实现：

3、一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，包括活塞螺旋杆、围压控制器、反压控制器、数据采集系统、计算机、承台、设于承台上的压力室，承台与压力室形成压力室内腔，所述压力室内腔中由下至上设有升降台、土样底座、土样、土样帽、加载帽，土样置放在土样底座与土样帽之间，升降台用于抬升土样底座对土样施加动力荷载，加载帽和土样帽通过喇叭套连接，加载帽设于活塞螺旋杆下部，且活塞螺旋杆下部设有与加载帽连接的力传感器；土样的顶部和底部分别设有顶部弯曲元和底部弯曲元，土样底座上设有位移传感器，力传感器、顶部弯曲元、底部弯曲元和位移传感器均与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接，围压控制器用于对压力室内水施加压力，反压控制器用于对土样施加反压。

4、进一步的，所述喇叭套上部与加载帽连接，下部与土样帽连接。

5、进一步的，所述压力室包括压力室顶盖以及设于压力室顶盖下部的压力罩，压力罩开口向下刀口在承台上，活塞螺旋杆通过固定螺栓固定在压力室顶盖，所述压力室通过压力室固定螺栓与承台固定。

6、进一步的，所述顶部弯曲元放置在土样帽中，下部弯曲元安装在土样底座中，土样帽和土样底座均为中空结构。

7、进一步的，所述土样帽上设有反压进出水口和土样帽进出水口，反压进出水口通过土样帽进出水口经水管与承台上的第一阀门相连，土样帽进出水口用于施加反压及饱和试样过程中内部水的排出。

8、进一步的，所述土样底座上分别设有用于孔压测试的孔压测试进水口及用于饱和的饱和进出水口，孔压测试进水口和饱和进出水口分别与承台上的第二阀门和第三阀门相连，第三阀门上设有与数据采集系统连接的孔压传感器。

9、进一步的，所述样顶部和底部设有圆环形透水石，用于防止土颗粒通过孔压测试进水口、饱和进出水口和土样帽进出水口进入水管中而导致水管的堵塞。

10、进一步的，所述土样外部设有乳胶膜，乳胶膜用于将土样紧密包裹，用橡皮圈将乳胶膜分别扎紧在土样底座和土样帽上。

11、进一步的，所述压力室上部设有排气孔，向压力室充水时打开排气孔以保证压力室中空气排净，压力室内充满水时关闭排气孔。

12、本实用新型较现有技术相比，具有以下优点：

13、本实用新型通过弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量，可利用动三轴试验结果对弯曲元测试结果进行标定，避免受到剪切波传播时间选取对试验结果的影响；动三轴可测试土体应变范围为10-4～10-2，弯曲元可测试范围可达到10-6，因此将弯曲元根据在动三轴上可量测扩大仪器测试土体应变的范围；动三轴施加一级荷载后，土样产生变形，可立即使用弯曲元对变形后的土体进行测试，避免土体自身差异对两种测试方法结果的影响。

技术特征：

1.一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：包括活塞螺旋杆、围压控制器、反压控制器、数据采集系统、计算机、承台、设于承台上的压力室，承台与压力室形成压力室内腔，所述压力室内腔中由下至上设有升降台、土样底座、土样、土样帽、加载帽，土样置放在土样底座与土样帽之间，升降台用于抬升土样底座对土样施加动力荷载，加载帽和土样帽通过喇叭套连接，加载帽设于活塞螺旋杆下部，且活塞螺旋杆下部设有与加载帽连接的力传感器；土样的顶部和底部分别设有顶部弯曲元和底部弯曲元，土样底座上设有位移传感器，力传感器、顶部弯曲元、底部弯曲元和位移传感器均与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接，围压控制器用于对压力室内水施加压力，反压控制器用于对土样施加反压。

2.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述喇叭套上部与加载帽连接，下部与土样帽连接。

3.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述压力室包括压力室顶盖以及设于压力室顶盖下部的压力罩，压力罩开口向下刀口在承台上，活塞螺旋杆通过固定螺栓固定在压力室顶盖，所述压力室通过压力室固定螺栓与承台固定。

4.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述顶部弯曲元放置在土样帽中，下部弯曲元安装在土样底座中，土样帽和土样底座均为中空结构。

5.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述土样帽上设有反压进出水口和土样帽进出水口，反压进出水口通过土样帽进出水口经水管与承台上的第一阀门相连，土样帽进出水口用于施加反压及饱和试样过程中内部水的排出。

6.根据权利要求5所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述土样底座上分别设有用于孔压测试的孔压测试进水口及用于饱和的饱和进出水口，孔压测试进水口和饱和进出水口分别与承台上的第二阀门和第三阀门相连，第三阀门上设有与数据采集系统连接的孔压传感器。

7.根据权利要求6所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述样顶部和底部设有圆环形透水石，用于防止土颗粒通过孔压测试进水口、饱和进出水口和土样帽进出水口进入水管中而导致水管的堵塞。

8.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述土样外部设有乳胶膜，乳胶膜用于将土样紧密包裹，用橡皮圈将乳胶膜分别扎紧在土样底座和土样帽上。

9.根据权利要求1所述的一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，其特征在于：所述压力室上部设有排气孔，向压力室充水时打开排气孔以保证压力室中空气排净，压力室内充满水时关闭排气孔。

技术总结
一种弯曲元与动三轴联合测试土体剪切模量的装置，包括活塞螺旋杆、围压控制器、反压控制器、数据采集系统、计算机、承台、设于承台上的压力室，承台与压力室形成压力室内腔，压力室内腔中由下至上设有升降台、土样底座、土样、土样帽、加载帽，土样置放在土样底座与土样帽之间，升降台用于抬升土样底座对土样施加动力荷载，加载帽设于活塞螺旋杆下部，且活塞螺旋杆下部设有与加载帽连接的力传感器；土样的顶部和底部分别设有顶部弯曲元和底部弯曲元，土样底座上设有位移传感器。本技术能实现对弯曲元测试结果的标定，扩大仪器测试土体应变的范围，可对同一试验环境下的土体进行测试，避免土体自身差异对两种测试方法结果的影响。

技术研发人员：王艳丽,潘家军,王燕山,刘春鹏,陈云,徐晗,周跃峰,左永振,卢一为,罗泽权,周欣华,张婷,易顺,丁少林
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：20230322
技术公布日：2024/1/14