[发明专利]一种基于剪切波速的现场土样三向测试装置及方法

权利要求书

1.一种基于剪切波速的现场土样三向测试装置，其特征在于，包括支架机构、三维测试机构和定位机构，支架机构内设置有土样（20）；

所述支架机构包括定位杆（1）、顶帽（2）、底座（3）、对开模（14、15）；所述测试机构包括竖向弯曲元（10、11）、竖向压电陶瓷（12、13）、水平向弯曲元（16、17）、水平向压电陶瓷（18、19）；所述定位机构包括定位槽（4、5）和圆形凹槽（6、7）；其中：

所述顶帽（2）、底座（3）上下放置并由外置的定位杆（1）连接；顶帽（2）、底座（3）内中心处分别安装有竖向弯曲元（10、11），每个竖向弯曲元通过一个竖向压电陶瓷与顶帽（2）、底座（3）之间的土样（20）顶部接触；所述对开模（14、15）抱箍土样（20）的外围，相对位置关系的对开模（14、15）内分别设置有水平向弯曲元（16、17），每个水平向弯曲元通过一个水平向压电陶瓷与土样（20）侧面接触；

上下两个定位槽（4、5）分别设置于顶帽（2）、底座（3）的侧缘，所述定位杆（1）在工作时卡入上下两个定位槽（4、5）而被约束呈垂直状态；上下的圆形凹槽（6、7）分别设于顶帽（2）和底座（3）的表面，顶帽（2）、底座（3）、圆形凹槽（6、7）这四者的圆中心在同一条垂直线上；

在所述顶帽（2）、底座（3）实体内，水平向还分别设置有电缆通道（8、9），用于将竖向压电陶瓷（12、13）信号输出端连接至装置外部；

所述定位杆（1）横截面呈边长为10mm的正方形，表面有刻度；

所述定位槽（4、5）中心连线、电缆通道（8、9）中心连线、通过顶帽（2）和底座（3）的中心连线，以上共面；

所述圆形凹槽（6、7）直径分别为75mm和100mm两种规格，所述对开模（14、15）内径为75mm或100mm；

测试方法为：利用两点确定一条直线的原理，借助定位杆与两个定位槽定位顶帽和底座；首先，使竖直向两个弯曲元的压电陶瓷在现场工作时保持平行，进行土样波速测试，此为第一个维度下的测试；

然后，通过固定两个对开模，使水平向两个弯曲元的压电陶瓷在现场工作时保持平行，进行土样波速测试，此为第二个维度下的测试；

最后，拆开两个对开模，绕土样轴心水平旋转90°后进行土样波速测试，此为第三个维度下的测试；

上述步骤提升现场波速测试的精度，得到土样在竖直向和水平向的波速差异，完成土样各向异性的测试。