(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 202210833059.3 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 中国电建集团华 东勘测设计 研究院 有限公司 地址 310014 浙江省杭州市潮王路2 2号 (72)发明人 王宽君　王洪羽　谢伟　国振　 (74)专利代理 机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 3 3100 专利代理师 吉靖　刘晓春 (51)Int.Cl. G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种考虑温度应变率耦合作用的管土界面 低应力剪切仪 (57)摘要 本发明提供一种考虑温度应变率耦合作用 管土界面低应力剪切仪， 包括剪切仪本体、 侧向 压力控制模块、 温度控制模块、 剪切控制模块； 剪 切仪本体的法向边界条件， 主要依靠剪切仪本体 沿壁布置的压力水囊来进行控制， 压力水囊与低 应力侧向压力控制模块相通， 通过对反馈来的位 移和力信号， 实现法向边界控制， 可以精准施加 低应力侧向力； 扭剪桶通过伺服电机控制剪切速 率、 剪切周期、 剪切幅值， 可以实现不同应变率 下， 界面大变形剪切作用， 实现土体应变率 ‑剪切 试验及土体循环剪切试验； 扭剪桶内存在空腔与 外界温度控制模块相连， 通过水浴加热实现对界 面温度的控制， 实现土 体温度‑剪切试验。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115165615 A 2022.10.11 CN 115165615 A 1.一种考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 包括剪切仪本体， 其特征 在于： 所述考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪还包括温度控制模块、 剪切 控制模块、 低应力侧向力控制模块； 所述剪切仪本体包括扭剪桶、 扭剪桶隔板、 模型桶盖、 模型桶底板、 模型桶、 水囊压板、 压力水囊、 水囊进水口； 所述扭剪桶自上而下贯穿整个模型桶； 所述扭剪桶内设置扭剪桶隔板， 所述扭剪桶隔 板间隔扭剪桶内容腔以形成进水容腔和出水容腔， 所述进水容腔和出水容腔的下端相连 通， 所述进水容腔、 出水容腔的上端分别与水箱进水管、 水箱出水管相连通； 所述水箱进水 管、 水箱出水管 的另一端分别与温度控制模块相连通； 所述扭剪桶外表面设有多个温度传 感器以及至少一个孔压传感器； 所述模型桶顶部具有模型桶盖， 所述模型桶内设有压力水囊， 所述压力水囊环绕扭剪 桶以形成对扭剪桶的侧向压 迫， 所述压力水囊的水囊进水口与低应力侧向力控制模块相连 通， 所述低应力侧向力控制模块用于控制向压力水囊内增加压力或者释放压力； 所述模型 桶盖设有 多个排水口； 所述扭剪桶下端穿过模型桶底板并与剪切控制模块相连接， 所述剪切控制模块用于控 制扭剪桶在黏土中的扭转。 2.根据权利要求1所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述低应力侧向力控制模块包括侧压伺服电机、 侧压支架、 滚珠丝杆、 传动板、 活塞推 杆、 水压室、 活塞缸、 活塞板、 导向柱、 进水 管路； 所述滚珠丝杆一端与侧压伺服电机相连接， 所述滚珠丝杆的另一端穿过传动板， 所述 侧压支架内设有多根导向柱， 所述导向柱穿过传动板并形成传动板的运动轨道， 所述传动 板在与侧压伺服电机相对的一侧上设有活塞推杆； 所述活塞推杆穿入至活塞缸内， 所述活塞缸内具有活塞板以及活塞板所需压缩空间或 者释放空间的水压室， 所述活塞杆的另一端固定至活塞板上； 所述水压 室内充满 水， 所述水 压室与进水 管路相连通， 所述进水 管路的另一端连通至 压力水囊。 3.根据权利要求2所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述 导向柱与传动板之间设有直线轴承。 4.根据权利要求2所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述传动板与滚珠丝杆的连接处设有丝杆螺母， 所述丝杆螺母与滚柱丝杆的外螺纹 相匹配。 5.根据权利要求1所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述温度控制模块包括温度控制器和储水箱， 所述温度控制器用于控制储水箱内循环水的温度， 所述储水箱分别与水箱进水管、 水 箱出水管相连通。 6.根据权利要求1所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述剪切控制模块包括扭矩传感器、 减速器固定 板、 伺服减速器以及剪切伺服电机； 所述减速器固定 板一端与伺服减速器相连接， 另一端用于固定扭剪桶的下端； 所述伺服减速器的另一端连接 至剪切伺服电机 。 7.根据权利要求6所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115165615 A 2在于： 所述剪切控制模块上设有扭矩传感器。 8.根据权利要求1所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述温度控制模块、 剪切控制模块、 低应力侧向力控制模块均连接至计算机， 并由计 算机进行控制。 9.根据权利要求1所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述排水口为两个， 两个排水口对称地布置， 所述排水口均内嵌小孔径透水石以及土 工布。 10.根据权利要求1所述的考虑温度应变率耦合作用的管土界面低应力剪切仪， 其特征 在于： 所述模型桶盖与扭剪桶的接触处设置 止水带。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115165615 A 3