一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机制造技术

本发明专利技术公开了一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机，由测控单元（1）、液压伺服单元（2）、加载单元（3）、土样制作单元（4）组成，所述的加载单元（3）包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架，所述的液压伺服单元（2）由所述的X向水平加载作动器（311）、Y向水平加载作动器（312）和Z竖向加载作动器（31）组成，所述的测控单元（1）分别与所述的液压伺服单元（2）的三个电液伺服加载油缸采用通信连接。本发明专利技术用于模拟交通荷载的动、静加载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能试验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粗颗粒土直剪试验机，特别是涉及一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机。技术背景粗颗粒土填料在路基工程中应用非常广泛，粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土填料与路面结构接触面剪切性能研究备受关注，粗颗粒土接触界面的动、静直接剪切试验显得越来越重要。目前粗颗粒土界面试验的大型剪切试验机存在如下不足：①试验应力路径与道路工程中实际的剪切路径偏差较大，尤其是模拟交通动荷载效应下的剪切试验；②剪切方向比较单一，无法同时实现双向（X轴方向及Y轴方向）剪切，尤其是双向动态加载下的剪切。粗颗粒土剪切试验中的尺寸效应和与工程实践中相互吻合的剪切路径控制是实验研究成功的关键因素，为了深入研究道路工程领域的动、静荷载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能，迫切需要专利技术一种更加适合粗颗粒土界面的大型双向动、静加载的直剪试验机。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于模拟交通荷载的动、静加载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能试验的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机，由测控单元、液压伺服单元、加载单元、土样制作单元组成，所述的加载单元包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架，荷载架机座上设有下滑动导轨，所述的下滑动导轨上滑动设有下滑动导轨连接板，所述的Z向垂直加载框架的结构是：在所述的荷载架机座上设有加载架立柱，在所述的加载架立柱上设有加载架横梁，所述的加载架横梁上设有Z竖向加载作动器固件，所述的Z竖向加载作动器固件上设有Z竖向加载作动器，所述的Z竖向加载作动器的Z水平向加载作动器连接座上设有上滑动导轨，所述的上滑动导轨上滑动安装有压板35，所述的X向水平加载框架的结构是：X向水平加载作动器安装在X水平向加载作动器固件上且所述的X水平向加载作动器固件的X水平向加载作动器连接座的运动方向与所述的上滑动导轨运动方向一致，所述的Y向水平加载框架的结构是：所述的Y向水平加载作动器安装在Y水平向加载作动器固件上且所述的Y向水平加载作动器的Y水平向加载作动器连接座的运动方向与所述的下滑动导轨的运动方向一致，所述的荷载架机座上设有X水平向加载架和Y水平向加载架；所述的土样制作单元的结构是：上剪切盒放置在下剪切盒上，所述的上剪切盒与所述的下剪切盒之间设有上下剪切盒连接螺栓，所述的下剪切盒放置在剪切盒底板上，所述的剪切盒底板放置在小车上，大车上设有大车导轨、安全螺栓和小车挡块，所述的小车放置在所述的大车导轨上，所述的大车的底部设有大车胶轮；所述的土样制作单元放置在所述的下滑动导轨连接板上时，所述的X水平向加载作动器连接座作用于所述的土样制作单元的上剪切盒，所述的Y水平向加载作动器连接座作用于所述的下剪切盒上，所述的加载单元上设有与所述的大车导轨对接的导轨；所述的液压伺服单元由所述的X向水平加载作动器、Y向水平加载作动器和Z竖向加载作动器组成，所述的测控单元分别与所述的液压伺服单元的三个电液伺服加载油缸采用通信连接。所述的测控单元采用EDC全数字伺服测控器和数据采集软件。所述的加载架立柱上设有与所述的Z竖向加载作动器的Z水平向加载作动器连接座连接的导向板。所述的Y水平向加载架上设有下盒导向轮。所述的大车与所述的荷载架机座之间设有车与主机框架连接螺钉。采用上述技术方案的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机，由测控单元、液压伺服单元、加载单元、土样制作单元四部分组成，粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机通过以上四部分共同作用，可以进行三维静力加载及动态循环加载。在加载过程中可以采用应力控制、位移控制及二者偶合控制方式，并能实现控制方式的互相转换。试验机可实现在两个方向（X、Y方向）上预定相位的动、静加载，通过两个方向（X、Y方向）动、静加载叠加和组合，实现十字形应力路径、圆形或椭圆形应力路径、十字形应变路径、以及圆形或椭圆形应变路径的动、静加载，以便更加真实地模拟交通荷载下粗颗粒土结构面上的复杂应力、应变路径。本专利技术针对道路工程中交通荷载特点，本专利技术提供一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机，克服了目前直剪试验存在的不足，拓展了动、静荷载作用下粗颗粒土剪切性能、粗颗粒土与加筋接触界面剪切性能及粗颗粒土与混凝土界面剪切性能研究。本专利技术为基础理论研究提供了工具，具有重要的实验应用价值。本专利技术的粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机主要用于动、静荷载作用下粗颗粒土填料、粗颗粒土与加筋接触界面及粗颗粒土与路面结构接触界面的实验研究，为道路工程领域粗颗粒土填料及其接触面的动、静剪切性能研究提供了实验工具，具有重要的工程价值。本专利技术具有以下效果和优点：粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机数据采集自动化试验机，测控单元中配置计算机和编制在Windows平台下C++语言编写的控制软件，控制软件实现圆形或椭圆形应力路径、十字形应力路径控制动、静加载、圆形或椭圆形位移轨迹、十字形位移路径控制动、静加载，实现卸载。控制软件实现实验数据的读取、存储和6个变量（X方向位移、X方向力、Y方向位移、Y方向力、Z方向位移和Z方向力）自由组合的二维实验曲线的绘制，方便、直观地输出实验曲线。试验中软件实现高度自动化。粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机通过(III-11)X水平向加载作动器和(III-12)Y水平向加载作动器的运动组合，可在上下剪切盒接触面上实现圆形、椭圆形、十字形应力路径等预定动、静加载路径。粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机X方向与Y方向均可独立对试样施加水平动态循环荷载，其加载频率可真实模拟交通动荷载频率，故而可在上下剪切盒接触面上实现交通荷载的模拟，可满足模拟交通荷载下复杂的加载路径试验要求。粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机的主要性能参数见表1。表1直剪仪主要性能指标及参数粗颗粒土接触面大型双向动、静直剪试验机土样尺寸为：上剪切盒尺寸500mm×500mm×150mm，下剪切盒尺寸500mm×600mm×150m。直剪仪土样既考虑了直径方向的尺寸效应又考虑了高度方向的尺寸效应，土样H/B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机，其特征是：由测控单元（1）、液压伺服单元（2）、加载单元（3）、土样制作单元（4）组成，所述的加载单元（3）包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架，荷载架机座（310）上设有下滑动导轨（39），所述的下滑动导轨（39）上滑动设有下滑动导轨连接板（318），所述的Z向垂直加载框架的结构是：在所述的荷载架机座（310）上设有加载架立柱（33），在所述的加载架立柱（33）上设有加载架横梁（32），所述的加载架横梁（32）上设有Z竖向加载作动器固件（3113），所述的Z竖向加载作动器固件（3113）上设有Z竖向加载作动器（31），所述的Z竖向加载作动器（31）的Z水平向加载作动器连接座（317）上设有上滑动导轨（34），所述的上滑动导轨（34）上滑动安装有压板（35），所述的X向水平加载框架的结构是：X向水平加载作动器（311）安装在X水平向加载作动器固件（3111）上且所述的X水平向加载作动器固件（3111）的X水平向加载作动器连接座（315）的运动方向与所述的上滑动导轨（34）运动方向一致，所述的Y向水平加载框架的结构是：所述的Y向水平加载作动器（312）安装在Y水平向加载作动器固件（3121）上且所述的Y向水平加载作动器（312）的Y水平向加载作动器连接座（316）的运动方向与所述的下滑动导轨（39）的运动方向一致，所述的荷载架机座（310）上设有X水平向加载架（313）和Y水平向加载架（314）；所述的土样制作单元（4）的结构是：上剪切盒（41）放置在下剪切盒（43）上，所述的上剪切盒（41）与所述的下剪切盒（43）之间设有上下剪切盒连接螺栓（42），所述的下剪切盒（43）放置在剪切盒底板（44）上，所述的剪切盒底板（44）放置在小车（45）上，大车（48）上设有大车导轨（49）、安全螺栓（46）和小车挡块（47），所述的小车（45）放置在所述的大车导轨（49）上，所述的大车（48）的底部设有大车胶轮（410）；所述的土样制作单元（4）放置在所述的下滑动导轨连接板（318）上时，所述的X水平向加载作动器连接座（315）作用于所述的土样制作单元（4）的上剪切盒（41），所述的Y水平向加载作动器连接座（316）作用于所述的下剪切盒（43）上，所述的加载单元（3）上设有与所述的大车导轨（49）对接的导轨（37）；所述的液压伺服单元（2）由所述的X向水平加载作动器（311）、Y向水平加载作动器（312）和Z竖向加载作动器（31）组成，所述的测控单元（1）分别与所述的液压伺服单元（2）的三个电液伺服加载油缸采用通信连接。...

【技术特征摘要】
1.一种粗颗粒土接触界面大型双向动、静直剪试验机，其特征是：
由测控单元（1）、液压伺服单元（2）、加载单元（3）、土样制作单元（4）
组成，所述的加载单元（3）包括相互垂直的具有独立加载能力的一个Z
向垂直加载框架、一个X向水平加载框架和一个Y向水平加载框架，荷
载架机座（310）上设有下滑动导轨（39），所述的下滑动导轨（39）上
滑动设有下滑动导轨连接板（318），所述的Z向垂直加载框架的结构是：
在所述的荷载架机座（310）上设有加载架立柱（33），在所述的加载架
立柱（33）上设有加载架横梁（32），所述的加载架横梁（32）上设有Z
竖向加载作动器固件（3113），所述的Z竖向加载作动器固件（3113）
上设有Z竖向加载作动器（31），所述的Z竖向加载作动器（31）的Z
水平向加载作动器连接座（317）上设有上滑动导轨（34），所述的上滑
动导轨（34）上滑动安装有压板（35），所述的X向水平加载框架的结
构是：X向水平加载作动器（311）安装在X水平向加载作动器固件（3111）
上且所述的X水平向加载作动器固件（3111）的X水平向加载作动器连
接座（315）的运动方向与所述的上滑动导轨（34）运动方向一致，所
述的Y向水平加载框架的结构是：所述的Y向水平加载作动器（312）
安装在Y水平向加载作动器固件（3121）上且所述的Y向水平加载作动
器（312）的Y水平向加载作动器连接座（316）的运动方向与所述的下
滑动导轨（39）的运动方向一致，所述的荷载架机座（310）上设有X
水平向加载架（313）和Y水平向加载架（314）；所述的土样制作单元
（4）的结构是：上剪切盒（41）放置在下剪切盒（43）上，所述的上
剪切盒（41）与所述的下剪切盒（43）之间设有上下剪切盒连接螺栓（...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓斌，张家生，张佩知，王江义，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：