[實用新型]一種多向動態土石混合體力學測試裝置

有效

• 申請號: 202220208371.9
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN216791908U
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 富海鷹;張迎賓;丁天力;賀建先;余鵬程;李得建;趙煉恒;黃達
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

本實用新型公開了一種多向動態土石混合體力學測試裝置，包括：控制系統、與控制系統通信連接的加載機構、設置在加載機構內的剪切盒、以及用于為加載機構提供動力且與控制系統通信連接的動力機構；加載機構包括反力架、以及分別設置在反力架上且沿三軸坐標系排列設置的第一動力件、第二動力件、第三動力件，第一動力件的輸出端、第二動力件的輸出端以及第三動力件的輸出端分別與剪切盒連接，第一動力件、第二動力件以及第三動力件上分別設置有第一位移傳感器和力傳感器。第一動力件、第二動力件和第三動力件沿三軸坐標系排列設置，實現了加載機構對剪切盒在X軸、Y軸、Z軸三個方向上的應力加載，提高了土石混合體多向動態試驗合理性與準確度。

技術領域

本實用新型涉及巖土體力學試驗領域，具體涉及一種多向動態土石混合體力學測試裝置。

背景技術

活動斷裂帶地震邊坡失穩機理、地震荷載作用下巖土體動強度衰減及災害防控研究不僅是巖土工程防災領域的重要科學問題，也具有明確的國家重大需求背景，對川藏鐵路等重大工程建設具有重要的現實意義。然而，受制于巖土體力學測試設備加載應變率及荷載范圍，地震荷載作用下巖土體強度衰減規律及動態特性研究亟待深入。因此，研制多向地震荷載作用下巖土體力學測試系統具有重大的現實意義和科學價值。

巖土體直剪儀作為巖土體力學特測試設備，是研究土石混合體靜動力學特性的基礎。國內外學者通過直剪研究了巖土體力學特性，取得了豐碩的成果。目前國內外市場上的直剪儀結構復雜，且功能單一，沒有設置多向動態加載，無法模擬地震、交通等動荷載作用下巖土體的動力響應。同時大多數直剪儀，包括現最先進英國GDS動單剪設備試樣尺寸較小，不能滿足實際工程中土石混合體尺寸需求和所要求的邊界效應，這種影響會導致試驗數據的有效性和真實性降低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種多向動態土石混合體力學測試裝置，以解決現有巖土體力學測試設備無法實現多向動態加載模擬巖土體的動力響應，從而導致試驗數據效果差的問題。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

一種多向動態土石混合體力學測試裝置，包括：控制系統、與控制系統通信連接的加載機構、設置在加載機構內的剪切盒、以及用于為加載機構提供動力且與控制系統通信連接的動力機構；

加載機構包括反力架、以及分別設置在反力架上且按三軸坐標系排列方式設置的第一動力件、第二動力件、第三動力件，第一動力件的輸出端、第二動力件的輸出端以及第三動力件的輸出端分別與剪切盒連接，第一動力件、第二動力件以及第三動力件上分別設置有第一位移傳感器和力傳感器，第一動力件、第二動力件、第三動力件、第一位移傳感器以及力傳感器分別與控制系統通信連接。

采用上述技術方案的有益效果為：通過操作控制系統輸出指令，控制系統驅動動力機構，動力機構驅動第一動力件、第二動力件和第三動力件對剪切盒實現基本控制功能，輸出動力機構和控制系統的控制指令，從而控制剪切盒的運動。第一位移傳感器分別用于測量第一動力件、第二動力件和第三動力件的位移信號，力傳感器用于采集力信號，第一位移傳感器、力傳感器將采集到的數據傳輸到控制系統上，并根據實驗要求設置法向及其他方向的荷載大小及振動頻率，通過第一位移傳感器和力傳感器以及控制系統，記錄巖土體在靜、動力作用下的應力變化。通過將第一動力件、第二動力件和第三動力件按三軸坐標系排列設置，且第一動力件、第二動力件和第三動力件分別獨立與控制系統連接，從而實現了加載機構對剪切盒在X軸、Y軸、Z軸三個方向上的應力加載，提高了試驗數據的合理性與準確度。

進一步地，剪切盒包括設置在反力架內且依次軸向設置的基座、下底座、上壓頭，基座遠離反力架的一端與下底座連接，下底座遠離基座的一端與上壓頭之間設置有用于密封試件的橡皮膜，第一動力件的輸出端、第二動力件的輸出端分別與基座連接，第三動力件的輸出端與上壓頭連接，上壓頭的外壁設置有第二位移傳感器，第二位移傳感器與控制系統通信連接。