(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 202211225250.6 (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 北京建筑大学 地址 100044 北京市西城区展览馆路1号 (72)发明人 齐吉琳　孔令明　彭丽云　王冬勇　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 霍秋红 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 29/07(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/24(2006.01) (54)发明名称 加载装置、 三轴仪 压力室及冻土三轴仪 (57)摘要 本发明涉及土木工程技术领域， 提供一种加 载装置、 三轴仪压力室及冻土三轴仪， 其中， 加载 装置用于对试样进行加载， 包括压头， 内部设置 有超声波发射器； 底座， 内部设置有超声波接收 器； 且压头和底座分别设置于试样的顶部和底 部； 通过超声波发射器和超声波接收器实时获取 超声波P波、 S波在试样内的传播速度， 能够根据 传播速度获得试样的弹性模量和剪切模量。 本发 明提供的加载装置、 三轴仪压力室及冻土三轴 仪， 通过在压头和底座的内部分别设置超声波发 射器和超声波接收器， 超声波发射器实时发射超 声波信号， 超声波接收器对穿过试样的超声波信 号进行实时接收， 根据超声波P波、 S波在试样内 的传播速度， 实时计算获得试样的弹性模量和剪 切模量。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115290450 A 2022.11.04 CN 115290450 A 1.一种加载装置， 用于对试样 （10） 进行加载， 其特 征在于， 包括： 压头 （21） ， 内部设置有超声 波发射器 （2 2） ； 底座 （23） ， 内部设置有超声波接收器 （24） ； 且所述压头 （21） 和所述底座 （23） 分别设置 于试样 （10） 的顶部和底部； 通过所述超声波发射器 （22） 和所述超声波接收器 （24） 实时获取超声波P波、 S波在试样 内的传播速度， 能够根据所述传播速度获得 试样的弹性模量和剪切模量。 2.根据权利 要求1所述的加载装置， 其特征在于， 所述压头 （2 1） 和所述底座 （23） 与试样 的接触面端面为矩形； 还包括一对约束侧壁 （25） ， 所述约束侧壁 （25） 对应设置于试样短边 方向的两侧面， 用于约束 试样沿长边方向的变形， 形成平 面应变条件； 且所述约束侧壁 （25） 同时与所述底座 （23） 和所述压 头 （21） 连接； 形成平面应 变加载模块。 3.根据权利要求2所述的加载装置， 其特征在于， 还包括框架 （26） 、 上环箍 （27） 和下环 箍 （28） ， 所述框架 （26） 设置于所述约束侧壁 （25） 的外周， 所述上环箍 （27） 和所述下环箍 （28） 分别设置 于所述框架 （26） 的顶部的外周和底部的外周。 4.根据权利 要求1所述的加载装置， 其特征在于， 所述底座 （23） 和所述压头 （2 1） 的端面 均为圆形； 加载时， 所述压头 （21） 和所述底 座 （23） 相互靠近提供轴向力； 形成轴对称 应力加 载模块。 5.一种三轴仪 压力室， 其特 征在于， 包括： 罩体 （31） ， 内侧面设置有冷液盘管 （32） ； 多个温度传感器 （3 3） ， 用于测量试样侧面上、 中、 下至少三个不同位置的表面温度； 权利要求1 ‑4任一项所述的加载装置 （20） ； 所述加载装置 （20） 设置于所述罩体 （31） 的 内部； 轴向加载杆 （34） ， 贯穿所述罩体 （31） ， 且所述轴向加载杆 （34） 与所述加载装置 （20） 的 压头 （21） 接触； 所述加载装置 （20） 的压头 （21） 和底座 （23） 内分别设置有第一冷液管 （35） 和第二冷液 管 （36） ； 所述冷液盘管 （32） 、 第一冷液管 （35） 和第二冷液管 （36） 分别用于与温控系统 （50） 连通。 6.根据权利要求5所述的三轴仪压力室， 其特征在于， 所述罩体 （31） 的外侧包裹有保温 棉 （37） 。 7.一种冻土三轴仪， 其特 征在于， 包括： 如权利要求5或6所述的三轴仪 压力室 （3 0） ， 加载动力系统 （40） ， 用于向所述 三轴仪压力室 （3 0） 施加载荷； 温控系统 （50） ， 与所述三轴仪压力室 （30） 的冷液盘管 （32） 、 第一冷液管 （35） 、 第二冷液 管 （36） 和所述加载动力系统 （40） 连通； 采控系统 （60） ， 用于获取试样的数据指标， 并根据所述数据指标反馈控制所述加载动 力系统 （40） 和所述温控系统 （5 0） 。 8.根据权利要求7 所述的冻土三轴仪， 其特 征在于， 所述加载动力系统 （40） 包括： 围压作动器 （41） ， 用于向所述 三轴仪压力室 （3 0） 内试样 （10） 施加围压； 伺服液压 机 （42） ， 用于抬升试样 （10） 以对试样 （10） 施加竖向载荷； 加载门架 （43） ， 用于为所述 三轴仪压力室 （3 0） 提供支撑；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115290450 A 2油泵 （44） ， 用于向所述围压作动器 （41） 和所述伺服液压 机 （42） 提供动力源； 油泵冷却机 （45） ， 用于对所述油泵 （4 4） 冷却。 9.根据权利要求8所述的冻土三轴仪， 其特征在于， 所述温控系统 （50） 包括第一冷浴设 备 （51） 、 第二冷浴设备 （52） 、 第三冷浴设备 （53） 和第 四冷浴设备 （54） ， 所述第一冷浴设备 （51） 、 第二冷浴设备 （52） 、 第三冷浴设备 （53） 和第四冷浴设备 （54） 分别与所述冷液盘管 （32） 、 第一冷液管 （35） 、 第二冷液管 （36） 和所述围压作动器 （41） 内的活塞冷却管 （411） 连 通。 10.根据权利 要求7所述的冻土三轴仪， 其特征在于， 还包括底盘架 （70） 和导轨 （80） ， 所 述底盘架 （70） 上设置有所述三轴仪压力室 （30） ， 所述底盘架 （70） 与所述导轨 （80） 滑动连 接。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115290450 A 3