CN109060504B - 土与结构接触面试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土与结构接触面试验机，所述土与结构接触面试验机包括主体框架、结构面板、X向运动系统、Y向运动系统、Z向运动系统、液压加载及控制系统、数据采集系统、围压室系统和温度控制系统等。本发明的土与结构接触面试验机，专门为研究土与结构接触面问题而设计，可完成多种土类，诸如黏土，细粒土及粗粒土等在饱和或非饱和的各种温度场情况下与各类结构面板的接触面问题研究。试验时法向应力直接加到接触面上，概念清晰，受力状态明确，可保证土体应变均匀，消除应变局部化现象，保证接触面面积恒定，保证结果真实可靠。

Description

土与结构接触面试验机

技术领域

本发明涉及一种土与结构接触面三维试验机，属于土工试验仪器技术领域。

背景技术

土体与结构面板之间的接触面力学特性研究是土力学研究的重要课题之一，对于结构的计算、设计及施工技术等有重大的影响。土与结构面板之间的接触面间的力学特性研究主要有两种方法，试验方法与数值方法。当下，试验方法主要使用的试验仪器有直剪型试验仪、单剪型试验仪、扭剪仪、动三轴仪以及共振柱仪。其中，直剪型试验仪及单剪型试验仪两类接触面试验仪器是由直剪仪及单剪仪改进而来，因其原理简单，使用方便，目前研究中使用较多。但是以上仪器存在以下缺陷：

1、目前的大多数土与结构接触面研究中使用的仪器多是由已有的土工试验仪器改进而来，法向应力施加在土体上而非接触面上，受力不明确，概念不清晰；

2、目前的试验仪器存在试验时土体应变不均匀，存在应变局部化现象，导致试验结果失真，数据可靠性降低；

3、目前的试验仪器中，土与结构面板之间的接触面无法做到在饱和的情况下进行接触，限制了仪器的研究领域，比如水下的土与结构的接触面问题；

4、目前的试验仪器中，无法实现在有围压的情况下进行土与结构面板间接触面的研究，限制了仪器的研究领域，比如深海中土与结构间的接触面不排水问题。

现有技术中提出了大型三维土工试验机的发明，专利号为ZL200610165244.0，经实践检验并且与现实需求相比，主要存在以下不足：

1、土与结构面板间的接触面无法做到在饱和的情况下进行试验，既无法进行饱和黏土的试验；

2、无法实现在有围压的情况下进行土与结构面板之间的接触面研究；

3、无法实现温度场与应力场之间耦合的土与结构接触面试验；

4、结构面板与土容器间切向摩擦力过大，导致接触面力学参数测量失真。试验时，土容器与结构面板间存在不均匀的法向应力，在土体与结构面板发生相对位移时，结构面板与土容器间存在很大的切向摩擦力，且此摩擦不均匀，难以标定并从试验结果中扣 除，这种摩擦对于粗粒土，大试样而言仍有可接受的余地，但是，对于细粒土或者小试样而言，这种土容器与结构面板之间的摩擦是不可接受的，其大小甚至会超过土样与结构面板间的摩擦。这会导致土与结构之间接触面的力学性质难以准确测量，进而导致试验结果失真，设计偏于危险，对计算和设计产生极大的危害。甚至结构面板与土容器间因摩擦自锁现象而卡住，土体与结构面板脱开导致无法接触的情况；

5、试验时，为防止结构面板与土容器相接触而产生法向应力进而导致切向应力的产生，会使土容器上沿低于土样顶面，这造成土容器上沿与结构面板间留有很大的缝隙，造成在试验时土颗粒从结构面板与土容器间的缝隙中流失，造成接触面面积的减小。

目前为止，能模拟水下海洋土与结构接触面力学行为的仪器还没有出现；而且随着社会的发展，能源负担日益沉重，海中可燃冰的开采面临诸多的问题，显而易见的就是可燃冰在开采过程中的相变问题，可燃冰只有在高压低温的环境中才能稳定存在，开采设备的建设也要以海洋土为基础，基础与海洋土间的接触面问题亟待研究，研究海洋中可燃冰开采亦需要一套能模拟水下高压低温情况的土与结构接触面试验仪器。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种土与结构接触面试验机，所述土与结构接触面试验机可实现在各种温度场和围压情况下土与结构接触面的试验。

根据本发明实施例的土与结构接触面试验机，所述土与结构接触面试验机适于驱动土与结构接触面试验土容器运动，所述土与结构接触面试验机包括：主体框架，所述主体框架包括：顶板；基座，所述基座与所述顶板彼此相对设置；立柱，所述立柱的两端分别与所述顶板及所述基座相连；围压室系统，所述围压室系统包括：围压室，所述围压室适于放置所述土与结构接触面试验土容器，且所述围压室的周壁与所述土与结构接触面试验土容器的周壁之间具有空隙；围压室升降模块，所述围压室升降模块与盖合在所述围压室的顶部与所述围压室顶板相连以驱动所述围压室和所述围压室顶板相对所述立柱沿竖直方向滑动；围压室底板，所述围压室底板连接在所述围压室的底端面上，所述围压室底板可沿水平方向滑动地设在所述基座上；所述围压室底板上具有连通所述围压室的注水口，以实现朝向围压室内注入液体；围压控制模块，所述围压控制模块适于调节所述围压室内的气压和/液压；结构面板，所述结构面板设在所述围压室内部且 与所述围压室顶板相连，所述结构面板适于盖合在所述土与结构接触面试验土容器顶部，且所述结构面板可相对所述土与结构接触面试验土容器运动；Y向运动系统，所述Y向运动系统设在所述围压室内，且与所述结构面板相连，以驱动所述结构面板相对所述围压室顶板沿Y方向运动，X向运动系统，所述X向运动系统设在所述围压室内，且与所述土与结构接触面试验土容器相连，以驱动所述土与结构接触面试验土容器相对所述围压室底板沿X方向运动；Z向运动系统，所述Z向运动系统设在所述围压室内，且与所述土与结构接触面试验土容器相连，以驱动所述土与结构接触面试验土容器相对所述围压室底板沿Z方向运动；温度控制系统，所述温度控制系统设在所述围压室内以检测及调节所述围压室内的温度高低。

根据本发明实施例的土与结构接触面试验机，围压室系统可使得试验机能够模拟深海中高压饱和的情况下的土与结构接触面不排水情况进行试验，温度控制系统实现了多种温度下的土与结构接触面试验。试验时Z向运动系统可以带动土与结构接触面试验土容器向上运动，使得法向应力直接加到接触面上，概念清晰，受力状态明确，可保证土体应变均匀，消除应变局部化现象，保证接触面面积恒定，保证结果真实可靠。

在一些实施例中，所述Z向运动系统包括：Z向承载板，所述Z向承载板适于与所述土与结构接触面试验土容器的底部相连；Z向液压缸，所述Z向液压缸的底部与所述X向运动系统相连，所述Z向液压缸的活塞杆与所述Z向承载板相连以驱动所述Z向承载板沿Z方向移动；

Z向套筒，所述Z向套筒穿设在所述Z向承载板上；Z轴定向柱，所述Z轴定向柱的一端与所述X向运动系统相连且穿设在所述Z向套筒上以限定所述Z向承载板的运动方向。

在一些实施例中，所述X向运动系统包括：X向滑动座，所述X向滑动座连接在所述Z向液压缸的底部，以带动所述Z轴运动系统沿X方向滑动；X向滑轨，所述X向滑轨连接在所述X向滑动座与所述围压室底板之间，以限定所述X向滑动座的运动方向；X向液压缸，所述X向液压缸与所述X向滑动座连接，以驱动所述X向滑动座相对所述X向滑轨滑动；X向位移限制钉，所述X向位移限制钉设在所述X向滑轨上，以限定所述X向滑动座的滑动范围。

在一些实施例中，所述Y向运动系统包括：Y向滑动座，所述Y向滑动座连接在所述结构面板的顶部，以带动所述结构面板沿Y方向滑动；Y向滑轨，所述Y向滑轨连接在所述Y向滑动座与所述围压室顶板之间，以限定所述Y向滑动座的运动方向；Y向液 压缸，所述Y向液压缸与所述Y向滑动座连接，以驱动所述Y向滑动座相对所述Y向滑轨滑动；Y向位移限制钉，所述Y向位移限制钉设在所述Y向滑轨上，以限定所述Y向滑动座的滑动范围。

在一些实施例中，所述围压室升降模块包括：围压室Z向滑轨，所述围压室Z向滑轨连接在所述立柱上；围压室顶板基座，所述围压室顶板基座连接所述围压室顶板上方，且所述围压室顶板基座可滑动地设在所述围压室Z向滑轨上；围压室升降液压缸，所述围压室升降液压缸与所述围压室顶板基座相连，以驱动所述围压室顶板基座、所述围压室顶板及所述围压室相对所述围压室Z向滑轨滑动。

在一些实施例中，所述X向运动系统、所述Y向运动系统、所述Z向运动系统及围压室升降模块均为液压驱动系统，所述土与结构接触面试验机还包括液压加载及控制系统，所述液压加载及控制系统包括分别与所述X向运动系统、所述Y向运动系统、所述Z向运动系统及围压室升降模块相连的X向液压接口，Y向液压接口、Z向液压接口及围压室升降液压接口。

在一些实施例中，所述的土与结构接触面试验机，还包括；数据采集系统，所述数据采集系统采集所述X向运动系统、所述Y向运动系统及所述Z向运动系统的驱动力、所述土与结构接触面试验土容器沿X向和Z向的运动距离及所述结构面板沿Y向的运动距离，并将采集结果反馈至所述液压加载及控制系统。

在一些实施例中，所述的土与结构接触面试验机还包括：拖动滑轨，所述拖动滑轨设置在所述围压室底板与所述基座之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例本的土与结构接触面试验机的结构示意图。

图2是根据本发明实施例本的土与结构接触面试验机的侧视图。

图3是图1中的A-A剖视图。

图4是图2中的C-C剖视图。

图5是根据本发明实施例的土与结构接触面试验机在使用准备阶段的状态图。

图6是根据本发明实施例的土与结构接触面试验土容器系统的结构示意图。

附图标记：

试验机100、

主体框架1、顶板101、立柱102、基座103、位移限制钉104、拖动滑轨105、紧固螺栓106、空心槽107、

X向运动系统2、X向滑轨201、X向滑动座202、X向液压缸203、X向位移限制钉204、

Y向运动系统3、Y向滑轨301、Y向滑动座302、Y向液压缸303、Y向位移限制钉304、

Z向运动系统4、Z向套筒401、Z轴定向柱402、Z向承载板403、Z向液压缸404、

围压室系统5、围压室501、围压室顶板502、围压室底板503、围压室顶板基座504、围压室Z向滑轨505、围压室升降液压缸506、注水口507、围压室注水系统508、围压控制接口509、围压控制模块510、围压对接密封圈511、X向推力座512、Y向推力座513、

液压加载及控制系统6、X向液压接口601、Y向液压接口602、Z向液压接口603、压室升降液压接口604、

数据采集系统7、X向轴力传感器701、X向位移传感器702、Y向轴力传感器703、Y向位移传感器704、Z向轴力传感器705、Z向位移传感器706、

土容器8、下桶81、基座连接部811、弹簧座812、弹簧813、渐变段814、密封圈815、上桶82、安装槽821、滚动件座822、滚动件83、底座831、径向轴承832、滚轮支架833、滚轴834、滚轮835、土容器座84、连接盘841、排水孔842、透水石843、连接座844、筒体845、

土样9、结构面板10、温度控制系统11。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的土与结构接触面试验机100。

如图1-图2、图5所示，图根据本发明实施例的土与结构接触面试验机100，土与结构接触面试验机100适于驱动土与结构接触面试验土容器8运动，土与结构接触面试验机100包括主体框架1、围压室系统5、结构面板10、X向运动系统2、Y向运动系统3、Z向运动系统4和温度控制系统11。

主体框架1包括顶板101、基座103和立柱102。基座103与顶板101彼此相对设置，立柱102的两端分别与顶板101及基座103相连。围压室系统5包括围压室501、围压室升降模块、围压室顶板502、围压室底板503和围压控制模块510。围压室501内适于放置土与结构接触面试验土容器8，且围压室501的周壁与土与结构接触面试验土容器8的周壁之间具有空隙。围压室升降模块与围压室顶板基座504相连以驱动围压室501和围压室顶板502相对立柱102沿竖直方向滑动。围压室底板503连接在围压室501的底端面上，围压室底板503可沿水平方向滑动地设在基座103上。围压室底板503上具有连通围压室501的注水口507，以实现朝向围压室501内注入或排出液体。围压控制模块510适于调节围压室501内的气压和/液压。结构面板10设在围压室501内部且与围压室顶板502相连，结构面板10适于盖合在土与结构接触面试验土容器8顶部，且结构面板10可相对土与结构接触面试验土容器8运动。Y向运动系统3设在围压室501内且与结构面板10相连，以驱动结构面板10相对围压室顶板502沿Y方向运动。X向运动系统2设在围压室501内，且与土与结构接触面试验土容器8相连，以驱动土与结构接触面试验土容器8相对围压室底板503沿X方向运动。Z向运动系统4设在围压室501内，且与土与结构接触面试验土容器8相连，以驱动土与结构接触面试验土容器8相对围压室底板503沿Z方向运动。温度控制系统11设在围压室501内以检测及调节围压室501内的温度高低。

可以理解的是，本发明实施例的土与结构接触面试验机100在试验准备阶段时，土与结构接触面试验土容器8并不在围压室501内(具体如图5所示)而试验阶段土与结构接触面试验土容器8位于围压室501内(具体如图2所示)。由于围压室501的周壁与土与结构接触面试验土容器8的周壁之间具有空隙，且压室底板上具有连通围压室501的注水口507，以实现朝向围压室501内注入液体。那么也就是说在试验过程中，可以朝向围压室501内注入液体以实现饱和情况下的试验。与此同时，围压控制模块510可以调整围压室501内的气压和液压，这样使得土与结构接触面试验机100能够模拟深海中的高压饱和的情况。温度控制系统11能够检测及调节围压室501内的温度高低，这样可以控制围压室501内的温度从而实现多种温度场下的土与结构接触面试验。

需要补充说明的是，在试验过程中，Z向运动系统4可以带动土与结构接触面试验土容器8向上运动，这样可以使得法向应力直接施加在接触面上，受力明确，概念清晰。另外土容器8上端面和结构面板10始终保持水平，保证了土样9受力均匀，消除了应变局部变化，可以测得真实的土与结构面板10的接触面的力学特性，保证了试验结果的真实性和准确性。

根据本发明实施例的土与结构接触面试验机100，围压室系统5可使得试验机100能够模拟深海中高压饱和的情况下的土与结构接触面试验，温度控制系统11实现了多种温度场下的土与结构接触面试验。试验时Z向运动系统4可以带动土与结构接触面试验土容器8向上运动，使得法向应力直接加到接触面上，概念清晰，受力状态明确，可保证土体应变均匀，消除应变局部化现象，保证接触面面积恒定，保证结果真实可靠。

这里需要说明的是，为了方便描述，在下文的描述中，土与结构接触面试验机100简称为试验机100；土与结构接触面试验土容器8简称为土容器8。

在一些实施例中，如图2、图5所示，Z向运动系统4包括Z向承载板403、Z向液压缸404、Z向套筒401和Z轴定向柱402。Z向承载板403适于与土容器8的底部相连，Z向液压缸404的底部与X向运动系统2相连，Z向液压缸404的活塞杆与Z向承载板403相连以驱动Z向承载板403沿Z方向移动，Z向套筒401穿设在Z向承载板403上。Z轴定向柱402的一端与X向运动系统2相连且穿设在Z套筒401上以限定Z向承载板403的运动方向

可以理解的是，Z向承载板403直接与土容器8相连，因此当Z向液压缸404带动Z向承载板403运动时，土容器8也会一起向上运动，土容器8在向上运动的过程中土容器8中的土样9接触到结构面板10时，结构面板10即可与土样9发生相互作用。Z向运动系统4设有限定Z向承载板403及土容器8运动方向的Z轴定向柱402，Z轴定向柱402能够保证Z向承载板403及土容器8始终沿着Z轴方向运动，避免土容器8运动 发生偏差导致土容器8中的土样9与结构面板10的接触面发生歪斜的现象发生。

可选地，Z向承载板403形成为方形，Z轴定向柱402为四个，四个Z轴定向柱402分布在Z向承载板403的四角。由此，可以进一步保证土容器8沿Z轴的运动。

在一些实施例中，如图1、图5所示，X向运动系统2包括X向滑动座202、X向滑轨201、X向液压缸203和X向位移限制钉104，X向滑动座202连接在Z向液压缸404的底部，以带动Z轴运动系统沿X方向滑动，X向滑轨201连接在X向滑动座202与围压室底板503之间，以限定X向滑动座202的运动方向，X向液压缸203与X向滑动座202连接，以驱动X向滑动座202相对X向滑轨201滑动，X向位移限制钉104设在围压室底板503上，以限定X向滑动座202的滑动范围。

在一些实施例中，如图2所示，Y向运动系统3包括Y向滑动座302、Y向滑轨301、Y向液压缸303、Y向位移限制，Y向滑动座302连接在结构面板10的顶部，以带动结构面板10沿Y方向滑动，Y向滑轨301连接在Y向滑动座302与围压室顶板502之间，以限定Y向滑动座302的运动方向，Y向液压缸303与Y向滑动座302连接，以驱动Y向滑动座302相对Y向滑轨301滑动，Y向位移限制钉104设在围压室顶板502上，以限定Y向滑动座302的滑动范围。

可以理解的是，Y向滑轨301可以限定结构面板10的滑动方向，使得结构面板10只能沿Y向运动，避免了结构面板10在Y轴方向的运动发生歪斜的现象发生。此外，Y向位移限制钉304还可以避免结构面板10过度运动的现象发生。

需要补充说明的是，Y向运动系统3可驱动结构面板10沿Y向运动，X向运动系统2可驱动土容器8沿X向运动。由此，可以实现结构面板10与土容器8在XY平面上的任意方向相互移动。

在一些实施例中，如图1-图2所示，围压室升降模块包括围压室Z向滑轨505、围压室顶板基座504和围压室升降液压缸506，围压室Z向滑轨505连接在立柱102上，围压室顶板基座504连接在围压室顶板502上方，且围压室顶板基座504可滑动地设在围压室Z向滑轨505上，围压室升降液压缸506与围压室顶板基座504相连，以驱动围压室顶板基座504、围压室顶板502、Y向运动系统3及围压室501相对围压室Z向滑轨505滑动。

可以理解的是，在试验准备过程中将围压室501上升，以方便土容器8滑入试验机100内部。围压室升降模块可以使得土容器8在需要更换时较为方便，从而扩大了试验机100的使用范围。

在一些实施例中，如图3-图4所示，试验机100还包括拖动滑轨105，拖动滑轨105设置在围压室底板503和基座103之间。由此，可以保证围压室底板503能够相对基座103稳定地滑动，从而使得土容器8推到围压室501下部。

在一些具体的实施例中，基座103上设有限定围压室底板503运动的位移限制钉104。由此，避免了土容器8滑动幅度过大导致围压室501下降时撞击土容器8的现象发生，另外可以给围压室底板503定位，使围压室底板503接触到位移限制钉104时，紧固螺钉106可以恰好放入螺钉孔内。

在一些实施例中，如图1-图2及图5所示，X向运动系统2、Y向运动系统3、Z向运动系统4及围压室升降模块均为液压驱动系统，土与结构接触面试验机100还包括液压加载及控制系统6，液压加载及控制系统6包括分别与X向运动系统2、Y向运动系统3、Z向运动系统4及围压室升降模块相连的X向液压接口601，Y向液压接口602、Z向液压接口603及围压室升降液压接口604。

当然，X向运动系统2、Y向运动系统3、Z向运动系统4和围压室升降模块还可以采用其他的驱动方式，例如电机驱动等等。

在一些实施例中，如图1-图2及图5试验机100还包括数据采集系统7，数据采集系统采集X向运动系统2、Y向运动系统3及Z向运动系统4的驱动力、土容器8沿X向和Z向的运动距离及结构面板10沿Y向的运动距离，并将采集结果反馈至液压加载及控制系统。

由此，可以将土容器8沿X向和Z向的运动距离及结构面板10沿Y向的运动距离及时反馈到液压加载及控制系统使其能够较为精准的控制土容器8与结构面板10的驱动，

在一些具体的实施例中，数据采集系统7包括X向轴力传感器701、X向位移传感器702、Y向轴力传感器703、Y向位移传感器704、Z向轴力传感器705、Z向位移传感器706。

如图1所示，X向轴力传感器701设置在X向推力座512与X向液压缸203之间，负责监测X向施加的力，将结果反馈至液压加载及控制系统6。X向位移传感器702设置在围压室底板503上，负责监测X向滑动座202的X向位移。

如图2所示，Y向轴力传感器703设置在Y向推力座513与Y向液压缸303之间，负责监测Y向施加的力，将结果反馈至液压加载及控制系统6。Y向位移传感器704设置在围压室顶板502上，负责监测Y向滑动座302的Y向位移。

如图1所示，Z向轴力传感器705设置在X向滑动座202与Z向液压缸404之间，负责监测Z向施加的力，将结果反馈至液压加载及控制系统6。Z向位移传感器706设置在X向滑动座202与Z向承载板403之间，其负责监测Z向承载板403的Z向位移，Z向位移传感器706共有两个，其连线通过Z向液压缸404中轴线，Z向位移为二者结果的平均值，以消除Z向承载板403偏转的影响。

优选地，X向位移传感器702、Y向位移传感器704、Z向位移传感器706可以采用激光位移传感器或者LVDT位移传感器。

实施例：

以下结合图1-图6，详细介绍本发明一个具体实施例的试验机的内容：

本实施例的试验机的结构如图所示，该试验机包括主体框架1、X向运动系统2、Y向运动系统3、Z向运动系统4、围压室系统5、液压加载及控制系统6和数据采集系统7、结构面板10温度控制系统11。

基座103与顶板101彼此相对设置，立柱102的两端分别与顶板101及基座103相连。

围压室系统5包括围压室501、围压室升降模块、围压室底板503和围压控制模块510。围压室501适于放置土容器8，且围压室501的周壁与土容器8的周壁之间具有空隙。围压室升降模块与盖合在围压室501的顶部的围压室顶板502相连以驱动围压室501和围压室顶板502相对立柱沿竖直方向滑动。围压室底板503连接在围压室501的底端面上，围压室底板503可沿水平方向滑动地设在基座103上。围压室底板503上具有连通围压室501的注水口507，以实现朝向围压室501内注入液体。围压控制模块510适于调节围压室501内的气压和/液压。结构面板10设在围压室501内部且与围压室顶板502相连，结构面板10适于盖合在土与结构接触面试验土容器8顶部，且结构面板10可相对土与结构接触面试验土容器8运动。

X向运动系统2包括X向滑轨201、X向滑动座202、X向液压缸203和X向位移限制钉204，X向滑动座202连接在Z向液压缸404的底部，以带动Z轴运动系统沿X方向滑动，X向滑轨201连接在X向滑动座202与围压室底板503之间，以限定X向滑动座202的运动方向，X向液压缸203与X向滑动座202连接，以驱动X向滑动座202相对X向滑轨201滑动，X向位移限制钉204设在围压室底板503上，以限定X向滑动座202的滑动范围。

Y向运动系统3包括Y向滑轨301、Y向滑动座302、Y向液压缸303和Y向位移限制钉304，Y向滑动座302连接在结构面板10的顶部，以结构面板10沿Y方向滑动，Y向滑轨301连接在Y向滑动座302与围压室顶板502之间，以限定Y向滑动座302的运动方向，Y向液压缸303与Y向滑动座302连接，以驱动Y向滑动座302相对Y向滑轨301滑动，Y向位移限制钉304设在围压室顶板502上，以限定Y向滑动座302的滑动范围。

Z向运动系统4包括Z向承载板403、Z向液压缸404、Z向套筒401和Z轴定向柱402。Z向承载板403适于与土容器8的底部相连，Z向液压缸404的底部与X向运动系统相连，Z向液压缸404的活塞杆与Z向承载板403相连以驱动Z向承载板403沿Z方向移动，Z轴定向柱402的一端与X向运动系统2相连且穿设在Z向承载板403上以限定Z向承载板403的运动方向，Z向套筒401外套在Z轴定向柱402上，Z向套筒401穿设在Z向承载板403上。

围压室升降模块包括围压室Z向滑轨505、围压室顶板基座504和围压室升降液压缸506，围压室Z向滑轨505连接在立柱上，围压室顶板基座504连接在围压室顶板502上方，且围压室顶板基座504可滑动地设在围压室Z向滑轨505上，围压室升降液压缸506与围压室顶板基座504相连，以驱动围压室顶板基座504、围压室顶板502、Y向运动系统3及围压室501相对围压室Z向滑轨505滑动。

具体而言：主体框架1的顶板101、基座103与立柱102共同形成了整个试验机100的受力框架，三部分间采用刚接连接方式，这三部分以及之间的连接具有足够的刚度，保证了试验过程中其自身变形对于土样9而言可以忽略不计。顶板101中间留有用于安装围压室升降液压缸506的安装孔，顶板101的下部与立柱102相连，顶板101整体呈正方形。立柱102共四根，分布在顶板101的四个拐角处。立柱101的顶端与顶板101连接，底端与基座103连接，每根立柱103的侧面安装两条围压室Z向滑轨505，两条围压室Z向滑轨位于立柱103相邻的两个侧面上(具体如图4中所示)。设置四根立柱103和八条围压室Z向滑轨505可将围压室顶板基座504在XY平面内完全限制住，保证围压室顶板基座504在试验时不发生XY平面内的移动，且保证围压室顶板基座504不发生偏转，始终为水平状态。基座103是整个试验机100的基础，基座103上设置位移限制钉104与紧固螺栓106，基座103上这有沿X方向的空心槽107，空心槽107两侧对称地设有两道拖动滑轨105。围压室底板503可滑动地设在拖动滑轨105上。位移限制钉104具有两个作用，一为限制所述围压室底板503的滑动范围，二为在推入围压室底板503时给其定位，即当围压室底板503接触到位移限制钉104时，围压室底板503上螺孔与基座103上的螺孔正好对齐，方便用户将紧固螺栓106旋入螺孔中。紧固螺栓106与位移限制钉104一起将围压室底板503紧紧固定在唯一的位置，可恰好使围压室底板503中心线与围压室501中心线重合，实现围压室501与围压室底板503精确对接。拖动滑轨105设置在基座103与围压室底板503之间，拖动滑轨105沿X方向布置，拖 动滑轨105的作用是使围压室底板503沿着X方向滑动，试验前将围压室底板503沿拖动滑轨105拉出，进行土样9装填等工作，装填完毕后沿着拖动滑轨105将围压室底板503推到与位移限制钉104相接触。紧固螺栓106是连接基座103与围压室底板503的螺栓，在基座103与围压室底板503上均设有螺孔，基座103上的螺孔内带有螺纹，围压室底板503上的螺孔内无螺纹，当围压室底板503碰到位移限制钉104时，基座103与围压室底板503上的螺孔刚好对齐，将紧固螺栓106旋入螺孔内，使基座103与围压室底板503紧紧连接。空心槽107设置在基座103正中间，与X方向平行，在Z方向上贯穿基座103。

X向滑轨201设置在围压室底板503与X向滑动座202之间，其作用是使X向滑动座202沿X向进行滑动，带动土样9发生X向相对位移。X向滑动座202可以沿X向滑轨201在X向滑动，X向液压缸203埋设在X向滑动座202内部，在Y方向上位于X向滑动座202的正中间，保证X向滑动座202沿X方向运动时不产生沿Z向的扭矩。X向液压缸203是试验机100X方向的动力，推动或拉回X向滑动座202沿X向滑轨201运动，X向液压缸203与X向液压接口601相连。X向位移限制钉204设置在围压室底板503上，沿X方向有两个，限制X向滑动座202的运动区间。

Y向滑轨301设置在围压室顶板502与Y向滑动座302之间，其作用是使Y向滑动座302沿Y向进行滑动，以带动结构面板10发生Y向相对位移。Y向滑动座302可以沿Y向滑轨301在Y向滑动，Y向液压缸303埋设在Y向滑动座302内部，在X方向上位于Y向滑动座302的正中间，保证Y向滑动座302沿Y方向运动时不产生沿Z向的扭矩。Y向液压缸303是试验机100Y方向的动力，推动或拉回Y向滑动座302沿Y向滑轨301运动，Y向液压缸303与Y向液压接口602相连。Y向位移限制钉304设置在围压室顶板502上，沿Y方向有两个，限制Y向滑动座302的运动区间。

Z向套筒401设置在Z向承载板403上，其中轴线沿Z向且内壁光滑，Z向套筒401的直径刚好等于Z轴定向柱402的外径，Z向套筒401可沿Z轴定向柱402滑动。Z轴定向柱402固接在X向滑动座202上，中轴线沿Z向且外壁光滑，Z轴定向柱402与Z向套筒401共设四对，保证Z向承载板403在Z向运动时保持水平而不发生偏转。Z向承载板403为水平的刚性板，其下部安装有Z向液压缸404，Z向承载板403用于安装土容器座84，带动土容器8在Z方向运动。Z向液压缸404安装在Z向承载板403与X向滑动座202之间，Z向液压缸404的活塞只能沿Z向伸缩，Z向液压缸404是试验机100Z方向的动力，推动或拉回Z向承载板403沿Z轴定向柱402运动。

液压加载及控制系统6包括分别与X向运动系统2、Y向运动系统3、Z向运动系统4及围压室升降模块相连的X向液压接口601，Y向液压接口602、Z向液压接口603及围压室升降液压接口604。液压加载及控制系统6的作用是时刻根据数据采集系统7监测的数据调控各液压缸的压力，使各液压缸产生的力按照设计的要求施加。

本发明试验机100的土容器的结构如图6所示，围压室501为圆柱形，上部与围压室顶板502相接，试验时下部与围压对接密封圈511对接，能耐受规定要求的围压，制样时被围压室升降液压缸506提起可将围压室底板503拉出，如图5所示，围压室501可采用透明的耐高压的有机玻璃材料，若采用不透明材质，其上可设置透明的观察窗。围压室顶板502下部与围压室501密封连接，上部与围压室顶板基座504连接，其上设置Y向滑轨301、Y向位移限制钉304，Y向推力座513，其中设置围压控制接口509。本发明的试验机100中，所述围压室底板503下部安装拖动滑轨105，上部安装X向滑轨201、X向位移限制钉，X向推力座512，中间有注水口507、X向液压接口601、Z向液压接口603。围压室顶板基座504为水平的刚性板，下部安装围压室顶板502，其整体呈为正方形，每个角设置两个滑动座与围压室Z向滑轨505配合，设置的两个滑动座在XY平面内相互垂直，如图4所示，上部中间位置与围压室升降液压缸506连接。围压室Z向滑轨505设置在立柱102上，每根立柱102设置两条，在XY平面内相互垂直，其作用是使围压室顶板基座504沿其在Z向滑动并限制围压室顶板基座504的水平位移，滑动过程中保证围压室顶板基座504水平，如图4所示。围压室升降液压缸506下部与围压室顶板基座504相连，上部与顶板101相连，其作用是提升或降低整个围压室系统5与Y向运动系统3，其与围压室升降液压接口604相连。注水口507贯穿围压室底板503。围压室注水系统508与注水口507相连，其作用是在试验前向围压室501内注水，试验后将水抽出。围压控制接口509贯穿围压室顶板502和围压室顶板基座504。围压控制模块510与围压控制接口509相连，其在试验中时刻测量并控制围压室501上部气体的气压，保持围压室501内液体围压按照试验设计情况变化。围压室对接密封圈511设置在围压室底板503上，当围压室升降液压缸506推动围压室系统5下降，围压室501与围压室对接密封圈511压紧时，即可实现围压室501与围压室对接密封圈511之间的密封。X向推力座512设置在围压室底板503上，为X向液压缸203提供固定支座。Y向推力座513设置在围压室顶板502上，为Y向液压缸303提供固定支座。

数据采集系统7包括X向轴力传感器701、X向位移传感器702、Y向轴力传感器703、Y向位移传感器704、Z向轴力传感器705、Z向位移传感器706。X向轴力传感器701设置在X向推力座512与X向液压缸203之间，负责监测X向施加的力，将结果反馈至液压加载及控制系统6。X向位移传感器702设置在围压室底板503上，负责监测X 向滑动座202的X向位移。Y向轴力传感器703设置在Y向推力座513与Y向液压缸303之间，负责监测Y向施加的力，将结果反馈至液压加载及控制系统6。Y向位移传感器704设置在围压室顶板502上，负责监测Y向滑动座302的Y向位移。Z向轴力传感器705设置在X向滑动座202与Z向液压缸404之间，负责监测Z向施加的力，将结果反馈至液压加载及控制系统6。Z向位移传感器706设置在X向滑动座202与Z向承载板403之间，其负责监测Z向承载板403的Z向位移，共有两个，其连线通过Z向液压缸404中轴线，Z向位移为二者结果的平均值，以消除Z向承载板403偏转的影响。优选地，X向位移传感器702、Y向位移传感器704、Z向位移传感器706可以采用激光位移传感器或者LVDT位移传感器。

土容器8的结构如图6所示，该土容器8使用时安装在结构面板10与试验机100的Z向承载板403之间。土容器8包括土容器座84、下桶81、上桶82、弹簧813和滚动件83。下桶81的底部为土容器座84，土容器8通过土容器座84与试验机100的Z向承载板403相对固定。上桶82的下部套装在下桶81的上部，上桶82中部的外周壁上设有滚动件座822，下桶81下部的外周壁上设有弹簧座812，弹簧813安装在上桶82的下端面与下桶81下部的弹簧座812之间。滚动件83通过底座831固定在上桶82中部的滚动件座822上，如图6中所示，滚动件83的滚轮835与结构面板10相接触。土容器座84的底部设有透水石843，透水石843侧面的土容器座84的内周壁上开有排水孔842。

下桶81包括以下部分：基座连接部811、弹簧座812、弹簧813、渐变段104和密封圈105。基座连接部811设置在下桶81的最下部且环绕下桶81的周向方向设置，基座连接部811负责将土容器8安装在统一的土容器座84上。基座连接部811与土容器座84的连接盘841间可采用环形卡箍连接，也可采用螺栓连接。弹簧座812设置在下桶81的中部且环绕下桶81的周向方向设置，弹簧座812负责安装所述弹簧813。弹簧813安装在弹簧座812上，呈中心对称地安装一周圈，弹簧813用于托举上桶82。渐变段104在下桶81的上部，渐变段814下部与下桶81壁厚相同，在向上的方向上，渐变段814的壁厚逐渐减小，渐变段814作用是减小土样9的应变局部化。密封圈815设置在下桶81的最上部，密封圈815的作用是密封下桶81与上桶82间的周向缝隙，防止土样9的颗粒进入缝隙。

上桶82包括设置在其上部外侧的安装槽821和滚动件座822。上桶82与下桶81截面形状相同，上桶82上部外侧留有安装槽821，上桶82的内径略大于下桶81的外径，较好地实现上桶82套装在下桶81上，下桶81外壁与上桶82内壁之间涂满润滑物质， 从而实现上桶82沿Z方向的自由滑动。上桶82与下桶81在Z方向重合的长度约为下桶81的半径，以使得下桶81对上桶82具有较好的导向作用，避免上桶82运动过程中轴线发生偏转歪斜。安装槽821设置在上桶82的最上部外侧，安装槽821为滚动件83提供转动空间

滚动件83包括底座831、径向轴承832、滚轮支架833、滚轴834和滚轮835。底座831是滚动件83底部的部分，负责与滚动件座822刚性连接。可选地，底座831与滚动件座822可采用螺栓连接。径向轴承832位于底座831和滚轮支架833之间，以使滚轮支架833绕Z轴转动，滚动件83的安装位置应确保在滚轮支架833绕Z轴转动时，滚轮835不会碰到安装槽821。滚轮支架833的安装滚轴834的位置在XY平面内不与径向轴承832轴线重合，以实现滚轮835可带动滚轮支架833自由转动。滚轴834设在滚轮支架833上且为滚轮835的旋转轴。滚轮835顶部高度要稍微高于上桶82的上端面高度。滚动件83呈中心对称地安装在滚动件座822上，优选地可以设置6个，如图6所示，但并不限于此数量。所有滚动件83应大小统一，顶部高度一致。滚动件83的结构如图6所示。在土容器8与结构面板10发生相对移动时，滚轮835自由转动，将土容器8与结构面板10间的滑动摩擦变换为滚动摩擦，摩擦系数可以降低一个数量级。

土容器座84包括连接盘841、连接座844、筒体845、排水孔842和透水石843。土容器座84的连接盘841设置在筒体845的上部且环绕筒体845的周向设置，连接盘841与基座连接部811形状相同且关于XY平面对称，二者配合，负责土容器座84与下桶81的连接。土容器座84的连接座844设置在筒体845的下部且环绕筒体845的周向设置，连接座844负责土容器做84与Z向承载板403连接。

以下介绍试验机100的工作过程如下：

初始状态时，围压室底板503是沿拖动滑轨105滑至最右侧的，围压室501是提升起来的，如图5所示。然后进行土样9装填工作，先将透水石842放到土容器座84底部，在透水石843上放置滤纸防止土颗粒堵塞，然后将下桶81与土容器座84连接好，二者内壁在XY平面上的投影完全重合。土样9可在试验机100上干法制样，也可以先批量制样，采用真空罐饱和后，再装入土容器系统8的方法，下面叙述在试验机100上进行干法制样的流程，批量制样流程可参考土工试验规程。按照试验要求分层填土，土需要提前在烘箱内烘干，分层将土填满接近下桶81的顶部，然后将上桶82套在下桶81上部，继续填土，直至土样9上表面与安装槽821顶部高度一致。至此，土样装填完毕。将围压室底板503沿着拖动滑轨105推入，直至围压室底板503顶到位移限制钉104，然后将紧固螺栓106旋入围压室底板503与基座103上的螺孔内，将围压室底板503与 基座103紧紧连接，位置如图1所示。

然后操作围压室升降液压缸506将围压室501及装设在围压室顶板基座504上的部分降下来，直至围压室501下边缘与围压室对接密封圈511紧密压实，满足密封条件。将围压室抽真空，将土样9中的空气抽出，达到真空状态。

从注水口507中向围压室501缓慢注水，直至水面淹没土样9与结构面板10，并留出一定的安全裕量，同时土样9被饱和，之后关闭注水口507，从围压控制接口509中向围压室501注入空气，然后施加气压达到围压要求，并在试验过程中按照试验要求变化。根据试验要求调整所述温度控制系统11的目标温度，等待所述围压室501内达到要求的温度场。按照试验要求进行XYZ方向的加载，在加载过程中，位移与力传感器时刻测量并反馈至液压加载及控制系统6，调节加载强度。

首先施加土样9顶面的法向力σ_v，之后即可按照要求施加XY向水平力，测量力及位移情况。虽然土样9在XY平面内只能进行X方向的移动，但是结构面板10可以实现在Y平面内的运动，由于运动是相对的，结构面板10与土样9间即可以实现XY平面内的任意相对运动。

试验完成之后，先卸除Z向力，然后卸除围压室501内压，排除围压室501的水，之后操纵围压室升降液压缸506提起围压室501，如图5所示，旋下紧固螺栓106，将围压室底板503沿拖动滑轨105拉出，将土样9清空，拿下上桶82、下桶81及透水石843，完成所有清理工作，准备下一次试验。

本发明的试验机100，主要为测试土与结构接触面的力学特性设计，亦可进行其他类型试验，只需根据需要变换土容器的样式即可。在研究土与结构面板之间的接触面的力学特性时，在Z向液压缸404推动下，整个Z向运动系统4带动土容器系统8及土样9统一向上运动，试验过程中只要土样9被压缩，土容器座84始终上移，土与结构面板的法向应力直接施加在接触面上，受力明确，概念清晰。

试验过程中，Z向承载板403在Z向套筒401与Z轴定向柱402的限制下，始终保持水平，从而保证了土样9顶面的水平状态，另外，围压室顶板基座504在立柱102上的8条围压室Z向滑轨505的限制下，也始终保持水平，继而使结构面板10保持水平，在试验的所有阶段，均可保持土样9均匀受力，消除了应变局部化，可以测得真实的土与结构之间接触面的力学特性。

本实施例设置有围压室501，注水排水由注水口507和围压室注水系统508完成，可以实现饱和情况下的土与结构接触面试验，另外，本发明设置了围压控制模块510， 可以实现对围压的控制与调整。可以模拟深海中高压饱和情况下的土与结构接触面情况。本发明设置围压控制模块510，对围压室501围压的控制采用气压传输，围压可以实现快速调节，围压室501内气体体积可以快速改变，以适应液压缸做功引起的体积的变化。

本实施例提出的土与结构接触面试验机100，其优点是：

1、本实施例的试验机100专门为研究土与结构接触面问题而设计，可完成多种土类，诸如砂土，粉土，粘土及浅海，深海海床土壤与各类结构面的接触面问题研究。

2、本实施例的试验机100试验时法向应力直接施加到接触面上，概念清晰，受力状态明确，可保证土体应变均匀，消除应变局部化现象，保证数据可靠。

3、本实施例的试验机100可实现土与结构面板之间的接触面在饱和情况下进行试验，可进行水下工程，特别是粘土与结构接触的问题研究。

4、本实施例的试验机100可实现在有围压情况下的试验，可对深海土与结构接触面的饱和排水问题进行研究，得出海洋土与结构接触面的力学性质，为海洋构筑物的建设提供设计参考与依据。

5、本实施例的试验机100可实现在各种温度场和围压情况下土与结构接触面的试验，为深海可燃冰开采设施的建设提供更多设计依据，扩大了试验机100的应用领域。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种土与结构接触面试验机，所述土与结构接触面试验机适于驱动土与结构接触面试验土容器运动，其特征在于，所述土与结构接触面试验机包括：

主体框架，所述主体框架包括：

顶板；

基座，所述基座与所述顶板彼此相对设置；

立柱，所述立柱的两端分别与所述顶板及所述基座相连；

围压室系统，所述围压室系统包括：

围压室，所述围压室适于放置所述土与结构接触面试验土容器，且所述围压室的周壁与所述土与结构接触面试验土容器的周壁之间具有空隙；

围压室升降模块，所述围压室升降模块与盖合在所述围压室的顶部与所述围压室顶板相连以驱动所述围压室和所述围压室顶板相对所述立柱沿竖直方向滑动；

围压室底板，所述围压室底板连接在所述围压室的底端面上，所述围压室底板可沿水平方向滑动地设在所述基座上；所述围压室底板上具有连通所述围压室的注水口，以实现朝向围压室内注入液体；

围压控制模块，所述围压控制模块适于调节所述围压室内的气压和/液压；

结构面板，所述结构面板设在所述围压室内部且与所述围压室顶板相连，所述结构面板适于盖合在所述土与结构接触面试验土容器顶部，且所述结构面板可相对所述土与结构接触面试验土容器运动；

Y向运动系统，所述Y向运动系统设在所述围压室内，且与所述结构面板相连，以驱动所述结构面板相对所述围压室顶板沿Y方向运动，

X向运动系统，所述X向运动系统设在所述围压室内，且与所述土与结构接触面试验土容器相连，以驱动所述土与结构接触面试验土容器相对所述围压室底板沿X方向运动；

Z向运动系统，所述Z向运动系统设在所述围压室内，且与所述土与结构接触面试验土容器相连，以驱动所述土与结构接触面试验土容器相对所述围压室底板沿Z方向运动；

温度控制系统，所述温度控制系统设在所述围压室内以检测及调节所述围压室内的温度高低；

所述土容器包括土容器座、下桶、上桶、弹簧和滚动件，所述下桶的底部为所述土容器座,所述上桶的下部套装在所述下桶的上部,所述上桶中部的外周壁上设有滚动件座，所述下桶下部的外周壁上设有弹簧座,所述弹簧安装在所述上桶的下端面与所述下桶下部的所述弹簧座之间，所述滚动件通过底座固定在所述上桶中部的所述滚动件座上。

2.根据权利要求1所述的土与结构接触面试验机，其特征在于，所述Z向运动系统包括：

Z向承载板，所述Z向承载板适于与所述土与结构接触面试验土容器的底部相连；

Z向液压缸，所述Z向液压缸的底部与所述X向运动系统相连，所述Z向液压缸的活塞杆与所述Z向承载板相连以驱动所述Z向承载板沿Z方向移动；

Z向套筒，所述Z向套筒穿设在所述Z向承载板上；Z轴定向柱，所述Z轴定向柱的一端与所述X向运动系统相连且穿设在所述Z向套筒上以限定所述Z向承载板的运动方向。

3.根据权利要求2所述的土与结构接触面试验机，其特征在于，所述X向运动系统包括：

X向滑动座，所述X向滑动座连接在所述Z向液压缸的底部，以带动所述Z向运动系统沿X方向滑动；

X向滑轨，所述X向滑轨连接在所述X向滑动座与所述围压室底板之间，以限定所述X向滑动座的运动方向；

X向液压缸，所述X向液压缸与所述X向滑动座连接，以驱动所述X向滑动座相对所述X向滑轨滑动；

X向位移限制钉，所述X向位移限制钉设在所述X向滑轨上，以限定所述X向滑动座的滑动范围。

4.根据权利要求1所述的土与结构接触面试验机，其特征在于，所述Y向运动系统包括：

Y向滑动座，所述Y向滑动座连接在所述结构面板的顶部，以带动所述结构面板沿Y方向滑动；

Y向滑轨，所述Y向滑轨连接在所述Y向滑动座与所述围压室顶板之间，以限定所述Y向滑动座的运动方向；

Y向液压缸，所述Y向液压缸与所述Y向滑动座连接，以驱动所述Y向滑动座相对所述Y向滑轨滑动；

Y向位移限制钉，所述Y向位移限制钉设在所述Y向滑轨上，以限定所述Y向滑动座的滑动范围。

5.根据权利要求1所述的土与结构接触面试验机，其特征在于，所述围压室升降模块包括：

围压室Z向滑轨，所述围压室Z向滑轨连接在所述立柱上；

围压室顶板基座，所述围压室顶板基座连接所述围压室顶板上方，且所述围压室顶板基座可滑动地设在所述围压室Z向滑轨上；

围压室升降液压缸，所述围压室升降液压缸与所述围压室顶板基座相连，以驱动所述围压室顶板基座、所述围压室顶板及所述围压室相对所述围压室Z向滑轨滑动。

6.根据权利要求1所述的土与结构接触面试验机，其特征在于，所述X向运动系统、所述Y向运动系统、所述Z向运动系统及围压室升降模块均为液压驱动系统，所述土与结构接触面试验机还包括液压加载及控制系统，所述液压加载及控制系统包括分别与所述X向运动系统、所述Y向运动系统、所述Z向运动系统及围压室升降模块相连的X向液压接口，Y向液压接口、Z向液压接口及围压室升降液压接口。

7.根据权利要求6所述的土与结构接触面试验机，其特征在于，还包括；数据采集系统，所述数据采集系统采集所述X向运动系统、所述Y向运动系统及所述Z向运动系统的驱动力、所述土与结构接触面试验土容器沿X向和Z向的运动距离及所述结构面板沿Y向的运动距离，并将采集结果反馈至所述液压加载及控制系统。

8.根据权利要求1所述的土与结构接触面试验机，其特征在于，还包括：拖动滑轨，所述拖动滑轨设置在所述围压室底板与所述基座之间。