(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 202210479596.2 (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　廖晨聪　张璐璐　 (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 3/02(2006.01) G01N 3/24(2006.01) (54)发明名称 试样帽、 中空扭转界面剪切三轴仪及测试方 法 (57)摘要 本发明提供一种试样 帽、 中空扭转界面剪切 三轴仪及测试方法， 所述试样帽包括： 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。 本发明可以 准确获得界面孔隙水压力发展规律， 更全面探究 剪切速率、 结构物粗糙度、 循环荷载频率、 循环应 力比等参数对界面力学特性尤其是孔隙水压力 特性的影响。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114965011 A 2022.08.30 CN 114965011 A 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， 且所述试样权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965011 A 2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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965011 A 3