[實用新型]一種應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀

有效

• 申請號: 201721781926.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN207570997U
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 芮圣潔;周文杰;曾凡玉;國振
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：包括機架、剪切系統、樁體、液壓伺服系統、扭力裝置、圍壓控制系統、傳感器測量系統、數據采集及控制系統；樁體插入剪切系統中，與裝于剪切系統中的土樣形成樁土界面，液壓伺服系統用于控制土樣與樁體的上下相對運動，圍壓控制系統用于控制剪切系統內的圍壓以調整土體的應力狀態，扭力裝置用于控制樁體與土樣的相對旋轉運動，傳感器測量系統用于檢測剪切儀中待測數據，并傳輸至數據采集及控制系統中，數據采集及控制系統用于控制液壓伺服系統、扭力裝置、及圍壓控制系統實現不同的應力狀態和加載路徑。

2.根據權利要求1所述的應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：

所述的剪切系統包括透明的筒狀外壁(8)、底板(17)、上環(10)、彈性橡膠膜(7)；上環(10)設于筒狀外壁(8)頂部開口處，筒狀外壁(8)固定于底板(17)上，樁體(9)貫穿底板(17)中部插入上環(10)內，樁體與上環之間、上環與筒狀外壁之間、樁體與底板之間均通過橡膠圈密封，在上環下方及底板上方各固定有一個橡膠膜固定環(6)，彈性橡膠膜(7)上下端分別通過橡膠圈固定于橡膠膜固定環(6)內，彈性橡膠膜(7)與樁體(9)之間用于安裝待測土體，彈性橡膠膜(7)與筒狀外壁(8)之間形成圍壓室；

所述的圍壓控制系統包括開在圍壓室底板(17)上的圍壓水孔(30)、開在待測土體空間底板(17)上的反壓孔(33)、及水壓力控制器(3)；圍壓水孔(30)通過管道與水壓力控制器(3)相連用于向圍壓室內注水或排水以控制圍壓室內的水壓，反壓孔(33)通過流量計(32)與水壓力控制器(3)相連用于測量排水條件下土體的體變。

3.根據權利要求2所述的應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的液壓伺服系統包括液壓加載控制裝置(2)、及與液壓加載控制裝置分別通過油管連接的上部油缸(16)和下部油缸(27)；上部油缸(16)的活塞桿通過傳力管(13)與上環(10)固連，下部油缸(27)的活塞桿通過傳動軸(18)與樁體(9)下端固連。

4.根據權利要求2所述的應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的扭力裝置包括傳動大齒輪(22)、扭剪小齒輪(23)、支撐軸承(26)、伺服電機(24)；扭剪小齒輪(23)通過支撐軸承(26)固定在機架上，扭剪小齒輪(23)由伺服電機(24)驅動，傳動大齒輪(22)和扭剪小齒輪(23)相嚙合傳動，傳動大齒輪(22)與傳動軸(18)固定。

5.根據權利要求2所述的應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的傳感器測量系統包括孔壓傳感器(5)、位移傳感器(11)、軸力傳感器(20)、扭矩傳感器(21)；孔壓傳感器(5)用于測量土體內部的孔壓響應，位移傳感器(11)設于上環(10)上方用于測量土體的豎向位移，軸力傳感器(20)用于測量樁土之間的豎向力，扭矩傳感器(21)用于測量樁體的扭矩，軸力傳感器及扭矩傳感器均設于傳動軸(18)上。

6.根據權利要求2所述的應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的機架包括底座(1)、固定于底座上的立柱(14)、及自上而下依次固定于立柱上的反力梁(15)、橫板(19)、及下橫梁(25)；上部油缸(16)固定于反力梁(15)上，剪切系統的底板安裝于橫板(19)上，下部油缸(27)及扭力裝置中的支撐軸承(26)均固定于下橫梁(25)上。

7.根據權利要求1所述的應力狀態和加載路徑可控的空心圓柱界面扭剪儀，其特征在于：所述的樁體為剛樁或者預制混凝土樁。