(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 202210827468.2 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市雁塔区南 二环 路中段 (72)发明人 李哲　刘彤　张健卫　刘世强　 李聚强　郭家　李晓思　陈柄帆　 牟宝磊　邵登峰　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 李红霖 (51)Int.Cl. G01N 3/22(2006.01) G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01)G01N 3/26(2006.01) (54)发明名称 一种土体拉压扭特性分析的试验装置及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种土体拉压扭特性分析的 试验装置及方法， 涉及土体工程 室内拉压扭转试 验领域， 本装置包括底座和设置在 底座上的试样 单元和动力单元， 通过试样单元牢牢固定土体试 样， 通过动力单元为土体试样提供轴向力和扭转 力， 本装置能够简便、 精确、 一体化地测试土体抗 拉压扭强度特性； 本方法通过采用土体 拉压扭特 性分析的试验装置， 实现了荷载和扭矩的施加、 力和扭矩的精准控制以及试验数据的检测记录 等操作， 实现试样水平轴力下的拉压扭转试验及 复合试验， 能够简便而又精确地测试土体抗拉压 扭强度特性， 本方法操作简便快捷， 提高了实验 结果的准确性， 节约了大量的人力成本， 又节约 了时间成本 。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115201028 A 2022.10.18 CN 115201028 A 1.一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 包括底座， 所述底座上设置有试 样单元和动力单 元； 所述试样单 元包括夹具组件以及固定在所述底座上的直线导轨(8)； 所述直线导轨(8)上从前到后依次设置有均能沿其轴向滑动的滑块 Ⅰ(13‑1)和滑块 Ⅱ (13‑2)； 所述动力单 元包括伺服电机(1)、 拉扭传感器(9)和轴承(6)； 所述伺服电机(1)轴向方向上 连接在固定在所述底座上的减速 机(2)的一端； 所述减速机(2)的另一端通过联轴器(4)与所述轴承(6)的一侧相连， 所述轴承(6)通过 轴座(5)固定在所述底座上； 所述拉扭传感器(9)通过底板 Ⅰ(10‑1)与所述滑块 Ⅰ(13‑1)相连； 所述拉扭传感器(9)的一端连接有平行式电动缸(11)， 所述平行式电动缸(11)通过底 板Ⅱ(10‑2)与所述滑块 Ⅱ(13‑2)相连； 所述轴承(6)的另一侧与所述拉扭传感器(9)的另一端分别连接有一个夹具组件； 所述伺服电机(1)、 所述减速机(2)、 所述联轴器(4)、 所述轴承(6)、 所述夹具组件、 所述 拉扭传感器(9)和所述平行式电动缸(1 1)的中心均在同一水平轴线上。 2.根据权利要求1所述的一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 还包括梯 形支架Ⅰ(14‑1)， 矩形支架 Ⅰ(14‑2)， 矩形支架 Ⅱ(14‑3)， 矩形支架 Ⅲ(14‑4)， 梯形支架 Ⅱ (14‑5)； 所述梯形支架 Ⅰ(14‑1)设置在所述底座与所述减速机(2)之间， 用于支撑所述减速机 (2)； 所述矩形支 架Ⅰ(14‑2)设置在所述底座与所述轴座(5)之间， 用于支撑所述轴座(5)； 所述矩形支架 Ⅱ(14‑3)和所述矩形支架 Ⅲ(14‑4)依次设置在所述底板 Ⅰ(10‑1)和所述 拉扭传感器(9)之间， 所述拉扭传感器(9)的前端固定在所述矩形支架 Ⅱ(14‑3)上， 所述拉 扭传感器(9)的后端固定在所述矩形支 架Ⅲ(14‑4)上； 所述梯形支架Ⅱ(14‑5)设置在底板 Ⅱ(10‑2)和所述平行式电动缸(11)之间， 所述平行 式电动缸(11)固定在梯形支架 Ⅱ(14‑5)上， 所述平行式电动缸(11)伸缩杆的前端嵌入 所述 矩形支架Ⅲ(14‑4)的上部 。 3.根据权利要求1所述的一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 所述底座 包括主机柜(3)以及主机柜(3)底部呈对称设置的多个支托件。 4.根据权利要求3所述的一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 所述主机 柜(3)内部设有计算机控制系统(16)； 所述计算机控制系统(16)与所述动力单 元相连接 。 5.根据权利要求4所述的一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 所述计算 机控制系统(16)分别与所述伺服电机(1)、 所述减速机(2)、 所述拉扭传感器(9)和所述平行 式电动缸(1 1)相连接 。 6.根据权利要求1所述的一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 所述轴 承 (6)与其连接的所述夹具组件之间设置有小转盘(12)， 所述小转盘(12)面向所述伺服电机 (1)一侧的侧面上设有角度刻度标识(15)。 7.根据权利要求1所述的一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 所述夹具权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115201028 A 2组件由2个不封闭式半圆柱筒夹具(7)上 下盖合而成。 8.根据权利要求7所述的一种土体拉压扭特性分析的试验装置， 其特征在于， 所述不封 闭式半圆柱筒夹具(7)具有螺纹状内壁。 9.一种土体拉压扭特性分析的试验方法， 其特征在于， 基于权利要求1 ‑8任一项所述的 一种土体拉压扭 特性分析的试验 装置， 包括如下步骤： S1： 试验准备工作： 根据试验土样长度 通过直线导轨(8)滑动滑块 Ⅰ(13‑1)、 滑块Ⅱ(13‑ 2)以调整试验空间 并调试试验装置； S2： 装样： 将试验土样固定在试验装置的两个夹具组件之间， 通过调节平行式电动缸 (11)及伺服电机(1)以复位试验装置的拉力及扭矩， 设定平行式电动缸(11)的位移速度和 伺服电机(1)扭转速度以及试验终止参数； S3： 试验加载环节： 对试验土样施加扭矩和轴向力以及通过拉扭传感器(9)采集的数据 对拉压扭过程中的水平轴力与水平位移之 间的关系、 扭矩和扭转角度进 行实时记录并在试 验终止后导出 试验数据。 10.根据权利要求9所述的一种土体拉压扭特性分析的试验方法， 其特征在于， S3中的 试验数据为时间扭矩角度和时间负荷位移的关系。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115201028 A 3