(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210479606.2 (22)申请日 2022.05.05 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 刘世奥　张璐璐　廖晨聪　 (74)专利代理 机构 上海恒慧知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 31317 专利代理师 徐红银　禹雪平 (51)Int.Cl. G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切 盒和装置 (57)摘要 本发明提供一种用于中空扭转三轴仪界面 环剪试验的剪切盒和装置， 该剪切盒包括： 底座 和与设于 所述底座上的土样盒， 所述底座用于与 中空扭转三轴仪的基座连接， 所述土样盒包括内 筒和外筒， 所述内筒与外筒之间形成用于容纳土 样的环形空腔； 所述内筒和所述外筒的筒壁上端 均设有弹性封条， 所述土样盒的底部设有用于固 定土样的凸起结构。 本发明的剪切盒可以直接安 装在现有的中空扭转三轴仪的基座上， 替换用于 纯土试样空心扭转剪切试验的常规底 座， 利用中 空扭转三轴仪自身加载系统即可实现界面环剪 试验， 能够在不对原有试验仪器进行复杂改造的 基础上， 扩展界面剪切试验手段， 剪切盒原理简 单， 加工方便， 易于实现。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114910368 A 2022.08.16 CN 114910368 A 1.一种用于 中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 包括： 底座和与设于 所述底座上 的土样盒， 所述底座用于与中空扭转三轴仪的基座连接， 所述土样盒包括内筒 和外筒， 所述内筒与外筒之间形成用于容纳土样的环形空腔； 所述内筒和所述外筒的筒壁上端均设有弹性封条， 所述土样 盒的底部设有用于固定土 样的凸起结构。 2.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述内筒上的内筒弹性封条的宽度与所述内筒的筒壁厚度相同， 所述外筒 上的外筒弹性封条 的宽度与所述外筒的筒壁厚度相同； 所述内筒弹性封条和所述外筒弹性封条的高度为2 ‑ 5mm。 3.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述内筒和所述外筒的直径根据中空扭转 三轴仪的试样尺寸确定 。 4.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述剪切盒的材质为 不锈钢或黄铜。 5.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述内筒和所述外筒的筒壁厚度不小于2m m。 6.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述土样盒内部的环形空腔的高度至少为20m m。 7.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述底座的高度根据中空扭转三轴仪的加载杆长度确定， 所述底座的高度被设置为能够使加 载杆对所述剪切盒内的土样施加荷载。 8.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述底座与所述土样盒采用螺 栓锚固的方式连接 。 9.根据权利要求1所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 其特征在于， 所 述剪切盒在使用前还 对中空扭转 三轴仪装置 本身的摩擦力进行 标定修正。 10.一种界面环剪试验装置， 其特征在于， 包括中空扭转三轴仪和权利要求1 ‑9任一项 所述的用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 所述剪切盒位于所述中空扭转三轴仪 的基座上， 所述剪切盒的上方设有用于模拟结构物的加载板， 所述加载板的上方设有用于 对所述剪切盒内的试样施加扭矩的试样帽。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114910368 A 2用于中空扭转三轴仪界面环剪 试验的剪切盒和装 置 技术领域 [0001]本发明涉及土 ‑结构界面剪切试验技术领域， 具体地， 涉及一种用于中空扭转三轴 仪界面环剪试验的剪切盒和装置 。 背景技术 [0002]土‑结构物界面力学特性研究一直 受到岩土工程领域广 泛关注， 试验手段多样， 主 要涉及直剪试验、 单剪试验、 环剪试验等。 现有界面环剪仪主要基于Br omhead环剪仪进行改 造研制， 剪切盒为一个整体， 内部安装土样， 通过对试样顶部加载板施加竖向荷载和扭矩， 然后加载板与土样发生剪切， 破坏发生在界面附近。 加载板可以安装不同类型的结构物， 控 制其材料和粗糙度， 用来模拟实际工程结构物。 环剪试验具有以下优点， (1)制样便捷、 操作 简单； (2)剪切位移大， 可较为准确测得接触面残余强度； (3)剪切过程中接触面积不改变， 界面应力更均匀。 [0003]中空扭转三轴仪是研究主应力轴旋转下土体相关力学特性的主要仪器， 该类型仪 器可对空心圆柱型试样施加轴力、 扭矩和内外 围压以应力主轴的连续旋转。 许多中空扭转 三轴仪不仅可以实现单调扭转， 还可根据应力或应变控制模式， 施加正弦、 余弦和自定义等 波形循环荷载， 并可设定加载频率， 且能同时测量正应力、 剪切应力、 应变、 体积 变形等重要 参数。 中空扭转三轴仪试样的上部试样帽和加载装置， 与环剪试验的加载板和加载装置在 原理上相似， 都可对 试样上部施加扭矩。 因此， 将中空扭转三轴仪中原土样和下部底座替换 为一种专门设计的剪切盒， 在无需对仪器进 行复杂改造的基础上， 利用仪器原有加载装置， 即可实现环剪试验功能。 [0004]根据前期调研， 目前尚未有相关发明、 研究， 因而设计出一种可以实现中空扭转三 轴仪界面环剪试验功 能的剪切盒， 对于扩展现有仪器试验功能， 丰富界面剪切试验研究手 段具有重要意 义。 发明内容 [0005]针对现有技术中的缺陷， 本发明的目的是提供一种用于中空扭转三轴仪界面环剪 试验的剪切盒和装置 。 [0006]根据本发明的一个方面， 提供一种用于中空扭转三轴仪界面环剪试验的剪切盒， 包括： 底座和与设于所述底座上的土样盒， 所述底座用于与中空扭转三轴仪的基座连接， 所 述土样盒包括内筒和外筒， 所述内筒与外筒之间形成用于容纳土样的环形空腔； 所述内筒 和所述外筒的筒壁上端均设有弹性封条， 所述土样盒的底部设有用于固定土样的凸起结 构。 [0007]进一步地， 所述内筒上的内筒弹性封条的宽度与所述内筒的筒壁厚度相同， 所述 外筒上的外筒弹性封条的宽度与所述外筒的筒壁 厚度相同； 所述内筒弹性封条和所述外筒 弹性封条的高度为2 ‑5mm。 [0008]进一步地， 所述内筒和所述外筒的直径根据中空扭转 三轴仪的试样尺寸确定 。说　明　书 1/4 页 3 CN 114910368 A 3