[发明专利]一种小型高频低应力幅土动三轴仪

权利要求书

1.一种小型高频低应力幅土动三轴仪，包括加载系统(a)、加速度测量系统(b)、轴力测量系统(c)、水压测量系统(d)、气压测量系统(e)和位移测量系统(f)；其特征在于：所述的加载系统(a)包括小型电磁振动台、活塞(9)、气缸(10)、砝码(14)、推杆(15)、压力室(16)；所述的压力室(16)位于底座(4)上，所述的压力室(16)内设有试样(18)，所述的试样(18)为橡皮膜(17)覆盖，所述的橡皮膜(17)的上下两端分别固定在底座(4)和顶盖(6)，所述的多段推杆(15)底端连接顶盖(6)，所述的多段推杆(15)的上设有拉压传感器(7)，所述的砝码(14)与推杆(15)之间用螺栓固结，所述的活塞(9)位于气缸(10)内部，所述的活塞(9)的一端与推杆(15)顶端连接；所述的加载系统(a)可以控制静荷载和动荷载；所述的静荷载的控制通过控制轴向应力和围压实现，所述的轴向应力为活塞(9)的推力、砝码(14)的重量、推杆(15)的重量、拉压传感器(7)的重量、顶盖(6)的重量、以及推杆(15)与压力室(16)之间的摩擦力共同控制，所述的围压由压力室(16)提供，所述的气缸(10)通过加载装置将推力施加于试样(18)，所述的压力室(16)将围压施加于试样(18)，实现较高的静应力水平；所述的动荷载由小型电磁振动台控制，所述的小型电磁振动台通过高频振动将惯性力以动荷载的形式施加于试样(18)，实现了高频动荷载的高振次加载，获得较高的测量精度。

2.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的加载系统(a)的加载框架通过底座(4)固定在振动台台面(2)上；通过增减砝码(14)和调节振动台加速度，可实现对低应力幅的精确控制。

3.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的加速度测量系统(b)的加速度传感器(11)通过磁力座直接固定在砝码(14)上，测定砝码(14)的加速度，加速度传感器(11)通过导线连接在数采仪(20)上。

4.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的轴力测量系统(c)包括拉压传感器(7)的上下端都与相应的推杆(15)相连，传感器电路接入数采仪(20)。

5.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的水压测量系统(d)包括水压传感器(5)的探头通过管道与压力室(16)底部相连，传感器电路接入数采仪(20)。

6.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的气压测量系统(e)包括气压传感器(19)的探头通过管道与压力室(16)底部相连，传感器电路接入数采仪(20)。

7.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的位移测量系统(f)的激光位移传感器(8)探头，通过支座固定在砝码(14)上，激光位移传感器(8)测量砝码(14)与框架顶板(13)之间的相对位移，导线的一端接到激光位移传感器(8)探头，另一端接入数采仪(20)。

8.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的加速度测量系统(b)、轴力测量系统(c)、水压测量系统(d)、气压测量系统(e)和位移测量系统(f)可以共用数采仪(20)，所述的数采仪(20)接入计算机(21)，进行数据存储和数据处理。

9.根据权利要求1所述的一种小型高频低应力幅土动三轴仪，其特征在于：所述的轴向应力σ_a的计算方法为σ_a＝(F+m·a)/A+σ_c，F为拉压传感器(7)得到的测量值；m为拉压传感器(7)以下、试样(18)顶部以上顶盖(6)和一段推杆(15)的质量；a为加速度传感器(11)得到的测量值，其加速方向向上为正；σ_c为围压；A为试样横截面面积。