[发明专利]试样帽、中空扭转界面剪切三轴仪及测试方法

权利要求书

1.一种用于中空扭转界面剪切三轴仪的试样帽，其特征在于，包括：试样帽基座和与所述试样帽基座固定连接的环形板，所述环形板用于与土样接触形成土-结构界面；

所述试样帽基座呈空心圆筒状，所述试样帽基座的筒壁内部设有排水管路，所述环形板上开设有通孔，所述排水管路靠近所述环形板的一端与所述通孔对应，所述排水管路远离所述环形板的一端用于连接界面孔压体变测量控制器。

2.根据权利要求1所述的用于中空扭转界面剪切三轴仪的试样帽，其特征在于，所述排水管路的直径与所述通孔的孔径相同；所述通孔内填设有透水石，所述透水石上覆盖有滤纸。

3.根据权利要求1所述的用于中空扭转界面剪切三轴仪的试样帽，其特征在于，所述环形板的表面粗糙度根据模拟的工程结构物确定。

4.根据权利要求1所述的用于中空扭转界面剪切三轴仪的试样帽，其特征在于，所述环形板通过螺栓与所述试样帽基座固定连接；所述环形板与所述试样帽基座之间设有密封垫片。

5.根据权利要求1所述的用于中空扭转界面剪切三轴仪的试样帽，其特征在于，所述试样帽基座的材质为铝合金。

6.一种中空扭转界面剪切三轴仪，其特征在于，包括：

用于提供支撑作用的底座；

设于所述底座上的腔室，所述腔室包括内围压室和外围压室，试样安装于所述内围压室和所述外围压室之间，所述试样的底部连接试样孔压体变测量控制器；

权利要求1-5任一项所述的试样帽，盖合于所述试样上方且与所述试样接触形成土-结构界面；所述试样帽的上端连接有轴力扭矩传感器、竖向伺服加载系统和扭转伺服加载系统；所述排水管路的一端连通试样，所述排水管路的另一端连接界面孔压体变测量控制器；

用于测量和控制试样外围压的外围压测量控制器，所述外围压测量控制器与所述外围压室相连接；

用于测量和控制试样内围压的内围压测量控制器，所述内围压测量控制器与所述内围压室相连接；

数据采集模块，用于采集界面孔压体变数据、试样孔压体变数据、外围压数据和内围压数据；

控制模块，分别与所述数据采集模块、所述轴力扭矩传感器、所述竖向伺服加载系统和所述扭转伺服加载系统连接。

7.根据权利要求6所述的中空扭转界面剪切三轴仪，其特征在于，所述竖向伺服加载系统和所述扭转伺服加载系统均采用气缸进行伺服控制，利用电空变换器调整气缸压力从而实现加载。

8.根据权利要求6所述的中空扭转界面剪切三轴仪，其特征在于，所述扭转伺服加载系统通过设置波形为正弦波、三角波和矩形波中的任意一种，以及变化频率为0.01-10Hz，实现对土-结构界面进行循环加载。

9.一种利用权利要求6-8任一项所述的中空扭转界面剪切三轴仪进行的界面力学特性测试方法，其特征在于，包括：

准备试样，并将所述试样安装于三轴仪的腔室中，所述试样呈中空圆柱状，且所述试样的内部和外部均包裹乳胶膜，将试样帽安装到所述试样上方，所述试样帽与所述试样接触形成土-结构界面；

对试样进行饱和处理，然后对内围压室和外围压室同时施加相等压力，并通过竖向伺服加载系统施加竖向压力，对试样进行固结处理；

通过扭转伺服加载系统进行界面力学特性剪切试验，获得界面力学特性参数。