[發明專利]一種k0條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810055262.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108344852A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 何紹衡;黃晟;夏唐代;程康;仇浩淼;羅嵐;于丙琪;周飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：該裝置包括各向異性彎曲元剪切波速測試子系統(3)、模型箱(9)、豎向振動臺(2)、電液伺服加載系統(1)、反力架(13)和加載板(4)；

所述各向異性彎曲元剪切波速測試子系統(3)包括水平向激發彎曲元(8)、水平向接收彎曲元(7)、豎向激發彎曲元(11)、豎向接收彎曲元(10)、函數發生器(15)、壓電線性放大器(14)、電荷放大器(17)和示波器(12)；

所述模型箱(9)固定在豎向振動臺(2)上，模型箱(9)內填充土樣(5)，所述土樣(5)頂部放置加載板(4)；所述電液伺服加載系統(1)上抵反力架(13)，下抵加載板(4)；所述加載板(4)將電液伺服加載系統(1)的壓力傳至土樣(5)，使土樣(5)所受豎向壓力均勻分布；

所述豎向激發彎曲元(11)固定在加載板(4)底面中心的凹槽內；所述豎向接收彎曲元(10)固定在模型箱(9)底板中心的凹槽內；所述水平向激發彎曲元(8)和水平向接收彎曲元(7)分別通過有機玻璃護筒(6)固定在模型箱(9)兩個相對的側壁上，且位置正對；

所述壓電線性放大器(14)的輸入端連接函數發生器(15)，輸出端分為三路，第一路與水平向激發彎曲元(8)相連，第二路與豎向激發彎曲元(11)相連，第三路與示波器(12)相連；

所述電荷放大器(17)的輸入端分別連接水平向接收彎曲元(7)、豎向接收彎曲元(10)，輸出端連接示波器(12)。

2.根據權利要求1所述的k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：所述模型箱(9)采用實心鋁板，通過螺栓拼接成無蓋箱體結構；模型箱(9)側面環箍加強鋁肋條(16)，可以有效限制試樣的側向變形，保證試樣在高應力條件下仍處于k₀狀態。

3.根據權利要求1所述的k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：所述加載板(4)采用雙層鋁板，中間夾有肋條網格。

4.根據權利要求1所述的k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：所述水平向激發彎曲元(8)、水平向接收彎曲元(7)、豎向激發彎曲元(11)、豎向接收彎曲元(10)外表面包裹環氧樹脂，以實現電磁屏蔽；接線端均通過密封膠進行固定，無接線的一端作為自由端，呈懸臂狀插入土樣(5)中。

5.根據權利要求1所述的k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：所述壓電線性放大器(14)采用高速雙極性功率放大器，其輸出端為三通形式；所述函數發生器(15)采用任意函數發生器，可以產生不同形狀、頻率、激發周期等參數的波形，且激發信號能夠保持很高的精度；所述示波器(12)采用雙通道數字示波器，可以同時對輸入、輸出信號進行高分辨率顯示、采集和存儲。

6.根據權利要求1所述的k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：所述豎向振動臺(2)采用偏心轉子激勵的豎向振動臺。

7.根據權利要求1所述的k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：通過控制豎向振動臺(2)的振動幅度、頻率與振動時長，使模型箱(9)內的土樣(5)振動加密，進而控制試驗過程中土樣(5)在上覆壓力不變的條件下改變相對密度。

8.根據權利要求1所述的k₀條件下無黏性土各向異性剪切波速與相對密度聯合測試的試驗裝置，其特征在于：所述各向異性彎曲元剪切波速測試子系統(3)在豎向振動臺(2)停機穩定后，準確地測試模型箱(9)內土樣(5)中的水平向和豎向剪切波速。