【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及巖土工程三軸試驗設備，尤其是涉及一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置及方法。
技術介紹
1、隨著交通運輸需求的不斷增長，交通基礎設施建設高速發展，高速鐵路、公路等路基填料一般為粗顆粒土，在高速化、重載化和大流量交通循環荷載作用下，路基填料往往會發生顆粒滑移、錯動乃至破碎，宏觀上表現為路基沉降。因此，為了研究粗粒土一類填料的靜動力力學特性，需要對其進行一系列試驗研究，揭示其變形機理以提高路基填料的長期服役性能。
2、三軸試驗作為最直接有效的室內單元體試驗，在制備試樣前需預先確定其最大干密度，再根據相應的設計要求制備不同干密度的三軸試樣，現有制樣方法大致分為靜力壓實法和表面振動法，現有方法均為人工操作，壓實高度控制不夠精確，對于試樣壓實質量影響較大；其次，現有三軸試驗試樣制備與加載采用不同的裝置單獨進行，制備與加載過程較為繁瑣。
3、經過檢索，申請公布號cn116625789a公開了一種粗粒土三軸試樣壓實脫模裝置及其使用方法，具體公開了：包括基座、旋壓支撐機構、旋壓擊實機構、筒體釋放機構和制樣筒；旋壓支撐機構與基座固定相連，并設置在基座的外側；旋壓擊實機構活動安裝在旋壓支撐機構上，并位于基座的正上方；筒體釋放機構設置在基座的頂端，筒體釋放機構上設置有制樣筒；制樣筒由四個單體弧形片構成，四個弧形片同心布置，每一個弧形片分別與筒體釋放機構的不同位置相連接。但該現有技術僅能實現三軸試驗試樣的制備。
4、綜上所述，如何設計一種能夠實施三軸試驗試樣制備和加載的裝置為需要解決的技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的三軸試驗試樣制備與加載采用不同的裝置單獨進行，制備與加載過程較為繁瑣的缺陷而提供一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置及方法。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、根據本專利技術的一個方面，提供了一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，土樣在該裝置中制為試樣并進行加載測試試驗，包括主體加載架以及安裝在主體加載架上的制樣套件、加載套件和加載器，所述加載器包括音圈電機，提供30～100hz頻率的動力；所述主體加載架包括支撐板、支撐桿和加載頂桿，所述支撐桿安裝在支撐板兩側，支撐板和支撐桿之間形成工作空間，所述加載頂桿一端連接加載器，另一端伸至工作空間內；所述制樣套件或加載套件安裝在工作空間內；當所述制樣套件位于工作空間中時，所述制樣套件內放置土樣，所述加載頂桿向制樣套件加載靜力或表面振動；當所述加載套件位于工作空間中時，所述制樣套件內制備完成的試樣放置在加載套件內，所述加載頂桿向加載套件加載靜力或動力。
4、作為優選的技術方案，所述的支撐板包括依次平行安裝的底板和頂板，所述支撐桿穿過底板和頂板的邊緣；所述加載器一端安裝在頂板上，另一端穿過頂板與加載頂桿連接。
5、作為優選的技術方案，所述的支撐板還包括平行且安裝于底板和頂板之間的加載調整板，所述加載調整板與支撐桿形成移動副；所述加載器一端穿過加載調整板且與加載調整板連接；所述支撐桿、底板和加載調整板之間形成工作空間。
6、作為優選的技術方案，所述的底板上設有限位卡槽，所述制樣套件和加載套件一端設有限位凸起，所述限位卡槽和限位凸起相配合。
7、作為優選的技術方案，所述的制樣套件包括壓樣頭、多個分層限位環、成樣筒和制樣底座，所述制樣底座安裝在靠近地面的支撐板上，所述制樣套件位于第一工作狀態時，所述成樣筒一端安裝在制樣底座內，另一端疊放分層限位環，所述土樣放置在成樣筒內，所述壓樣頭放入成樣筒中，所述壓樣頭和成樣筒間隙配合；所述加載頂桿向壓樣頭加載靜力或表面振動。
8、作為優選的技術方案，所述的成樣筒包括整體式成樣筒和三瓣式成樣筒，所述加載頂桿向整體式成樣筒上安裝的壓樣頭加載靜力，所述加載頂桿向三瓣式成樣筒上安裝的壓樣頭加載表面振動。
9、作為優選的技術方案，所述的三瓣式成樣筒內放置圓筒狀橡膠模，所述橡膠模的外徑等于三瓣式成樣筒的內徑。
10、作為優選的技術方案，所述的制樣套件還包括脫模筒，所述制樣套件位于第二工作狀態時，所述壓樣頭一端安裝在制樣底座內，所述分層限位環和成樣筒依次疊放在壓樣頭上，所述試樣位于成樣筒內，所述脫模筒放置在成樣筒上，所述脫模筒的內徑大于成樣筒的內徑且小于成樣筒的外徑。
11、作為優選的技術方案，所述的加載套件包括三軸壓力室、壓力室底座、延伸桿、承載底板和承載頂板，所述三軸壓力室表面設有管道接頭，所述管道接頭接設水源或氣源；所述壓力室底座安裝在靠近地面的支撐板上，所述三軸壓力室安裝在壓力室底座上；所述延伸桿一端連接加載頂桿，另一端穿過三軸壓力室連接承載頂板；所述承載底板安裝在三軸壓力室內，所述試樣放置在承載底板上，所述承載頂板抵在試樣上，向試樣加載靜力或動力。
12、根據本專利技術的另一個方面，提供了一種采用三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置的方法，具體包括以下步驟：
13、步驟s101，制樣套件安裝在主體加載架內，將土樣加入制樣套件內；
14、步驟s102，加載器向制樣套件加載靜力或表面振動；
15、步驟s103，制樣完成后，拆除制樣套件，安裝加載套件，試樣放置在加載套件內；
16、步驟s104，加載頂桿向加載套件加載靜力或動力。
17、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
18、1)本專利技術通過制樣套件和加載套件實現了三軸試驗用試樣的制樣與加載，操作便捷；加載器采用電動加載，能夠滿足最大頻率100hz的動力加載，彌補了現有三軸試驗裝置頻率較小的缺陷，可保證試樣制作時的壓實度和質量穩定，在節省人力的同時能夠有效降低試驗誤差；
19、2)本專利技術通過脫模筒進行脫模，操作簡單容易，脫模質量可靠且擾動小；通過限位卡槽實現了制樣套件和加載套件的便捷安裝；成樣筒包括整體式成樣筒和三瓣式成樣筒，適用于對不同類型土樣的不同處理方式。
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1.一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，土樣在該裝置中制為試樣(13)并進行加載測試試驗，其特征在于，包括主體加載架以及安裝在主體加載架上的制樣套件、加載套件和加載器(2)，所述加載器(2)包括音圈電機，提供30～100Hz頻率的動力；所述主體加載架包括支撐板、支撐桿(3)和加載頂桿(5)，所述支撐桿(3)安裝在支撐板兩側，支撐板和支撐桿(3)之間形成工作空間，所述加載頂桿(5)一端連接加載器(2)，另一端伸至工作空間內；所述制樣套件或加載套件安裝在工作空間內；當所述制樣套件位于工作空間中時，所述制樣套件內放置土樣，所述加載頂桿(5)向制樣套件加載靜力或表面振動；當所述加載套件位于工作空間中時，所述制樣套件內制備完成的試樣(13)放置在加載套件內，所述加載頂桿(5)向加載套件加載靜力或動力。
2.根據權利要求1所述的一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，其特征在于，所述的支撐板包括依次平行安裝的底板(8)和頂板(1)，所述支撐桿(3)穿過底板(8)和頂板(1)的邊緣；所述加載器(2)一端安裝在頂板(1)上，另一端穿過頂板(1)與加載頂桿(5)連接。<...
【技術特征摘要】
1.一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，土樣在該裝置中制為試樣(13)并進行加載測試試驗，其特征在于，包括主體加載架以及安裝在主體加載架上的制樣套件、加載套件和加載器(2)，所述加載器(2)包括音圈電機，提供30～100hz頻率的動力；所述主體加載架包括支撐板、支撐桿(3)和加載頂桿(5)，所述支撐桿(3)安裝在支撐板兩側，支撐板和支撐桿(3)之間形成工作空間，所述加載頂桿(5)一端連接加載器(2)，另一端伸至工作空間內；所述制樣套件或加載套件安裝在工作空間內；當所述制樣套件位于工作空間中時，所述制樣套件內放置土樣，所述加載頂桿(5)向制樣套件加載靜力或表面振動；當所述加載套件位于工作空間中時，所述制樣套件內制備完成的試樣(13)放置在加載套件內，所述加載頂桿(5)向加載套件加載靜力或動力。
2.根據權利要求1所述的一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，其特征在于，所述的支撐板包括依次平行安裝的底板(8)和頂板(1)，所述支撐桿(3)穿過底板(8)和頂板(1)的邊緣；所述加載器(2)一端安裝在頂板(1)上，另一端穿過頂板(1)與加載頂桿(5)連接。
3.根據權利要求2所述的一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，其特征在于，所述的支撐板還包括平行且安裝于底板(8)和頂板(1)之間的加載調整板(4)，所述加載調整板(4)與支撐桿(3)形成移動副；所述加載器(2)一端穿過加載調整板(4)且與加載調整板(4)連接；所述支撐桿(3)、底板(8)和加載調整板(4)之間形成工作空間。
4.根據權利要求2所述的一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，其特征在于，所述的底板(8)上設有限位卡槽，所述制樣套件和加載套件一端設有限位凸起，所述限位卡槽和限位凸起相配合。
5.根據權利要求1所述的一種三軸試驗通用制樣與高頻振動加載一體化裝置，其特征在于，所述的制樣套件包括壓樣頭(6)、多個分層限位環(7)、成樣筒和制樣底座(10)，所述制樣底座(10)安裝在靠近地面的支撐板上，所述制樣套件位于第一工作狀態時，所述成樣筒一端安裝在制樣底座(...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戴鳴，肖軍華，孫思齊，劉志勇，王凱超，連義凱，陳信燃，許平保，李峰，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：
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