CN112461675A - 一种粗粒土振动三轴试验装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粗粒土振动三轴试验装置，包括机架，液压缸、轴向测力计、压力室、安装架和振动电机，加载液压油缸设置于机架的下端，所述液压缸的活塞杆上下运动；轴向测力计设置于机架上，进行试验时，所述轴向测力计位于液压缸的正上方；压力室设置于液压缸活塞杆的上端；此外还包括液压油源***、水源***、轴向应变速度控制***、周围压力控制***、反向压力控制***、孔隙压力控制***以及计算机控制***，轴向测力计、液压油源***、水源***、轴向应变速度控制***、周围压力控制***、反向压力控制***以及孔隙压力控制***均与计算机控制***电性相连。

Description

一种粗粒土振动三轴试验装置和方法
技术领域
本发明涉及粗粒土试验设备领域，具体为一种粗粒土振动三轴试验装置和方法。
背景技术
随着社会的发展，尤其是科学技术的进步，大大促进了社会生产力的飞速发展，为社会的诸多领域的发展注入了新的动力。其中在许多设备或材料进行大面积作业施工之前，通常需要通过实验仪器进行大量的实验，来检测产品性能的稳定性，以及设备的安全性。
粗粒土振动三轴试验是测定饱和粗粒土主应力在应力、应变控制的同时附加变频变应力的叠加振动作用下的破坏强度。进行粗粒土振动三轴试验的装置和方法，国家和行业暂无确定的规程和规范。
本发明提供了一种粗粒土振动三轴试验装置和一种粗粒土振动三轴试验方法，可测定饱和土主应力在应力、应变控制的同时附加变频变应力的叠加振动作用下的破坏强度，为推动国家及行业制定粗粒土振动三轴试验规程或规范，具有积极地作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粗粒土振动三轴试验装置和方法，可测定饱和土主应力在应力、应变控制的同时附加变频变应力的叠加振动作用下的破坏强度，为推动国家及行业制定粗粒土振动三轴试验规程或规范，具有积极地作用。
本发明的目的是这样实现的：
一种粗粒土振动三轴试验装置，包括机架，还包括：
液压缸，设置于机架的下端，所述液压缸的活塞杆上下运动；
轴向测力计，设置于机架上，进行试验时，所述轴向测力计位于液压缸的正上方；
压力室，进行试验时，压力室设置于液压缸活塞杆的上端，所述压力室中放置有粗粒土试样，所述压力室中设置有压力主轴，所述压力主轴的下端位于压力室中，且下端设置有试样帽，所述试样帽压在粗粒土试样的上端，所述压力主轴的上端位于压力室的上方；所述压力室上设置有周围压力管、反向压力管和孔隙压力管，所述周围压力管与压力室的内部相连通，所述反向压力管与粗粒土试样的顶部相连通，所述孔隙压力管与粗粒土试样的底部相连通；
安装架，所述安装架的下端与压力主轴的上端相连；
振动电机，所述振动电机安装在安装架中，用于向粗粒土试样施加激振力；
液压油源***，所述液压油源***包括压力流量数字伺服控制油源，用于向液压缸输送有压液压油；
水源***，所述水源***包括稳压计量数字伺服控制水源，所述稳压计量数字伺服控制水源与周围压力管、反向压力管和孔隙压力管相连，所述水源***用于向压力室的壳体中以及粗粒土试样中输送有压水；
轴向应变速度控制***，与液压油源***相连，用于控制液压缸的运动速度；
周围压力控制***，与水源***相连，用于控制粗粒土试样的周围压力；
反向压力控制***，与水源***相连，用于控制粗粒土试样的反向压力；
孔隙压力控制***，与水源***相连，用于控制粗粒土试样的孔隙压力；
计算机控制***，所述计算机控制***包括控制器模块、数据处理模块、数据采集模块、数据库模块、显示模块和输出模块；所述数据处理模块、数据采集模块、数据库模块、显示模块和输出模块均与控制器模块电性相连，所述轴向应力控制***、轴向应变速度控制***、周围压力控制***、反向压力控制***和孔隙压力控制***均与控制器模块电性相连；所述轴向测力计、压力流量数字伺服控制油源和稳压计量数字伺服控制水源也均与控制器模块电性相连。
所述轴向应变速度控制***包括位移传感器，所述位移传感器安装在压力室上或者液压缸的活塞上，用于检测液压缸活塞的运动速度，所述位移传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。
所述周围压力控制***包括周围压力传感器，所述周围压力传感器按安装于压力室的壳体上或者安装于周围压力管上，用于检测粗粒土试样的周围压力，所述周围压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。
所述反向压力控制***包括反向压力传感器，所述反向压力传感器安装于反向压力管上，所述反向压力传感器用于检测粗粒土试样的反向压力，所述反向压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。
所述孔隙压力控制***包括孔隙压力传感器，所述孔隙压力传感器安装于孔隙压力管上，所述孔隙压力传感器用于检测粗粒土试样的孔隙压力，所述孔隙压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。
所述振动电机选用对称可调偏心轮数字变频器控制式振动电动机。
所述机架上设置有多个轴向测力计，且各轴向测力计均可在机架上移动，且均可移动至液压缸的正上方。
所述机架的上端设置有升降装置，所述升降装置包括支架、电机和减速机、卷筒、吊臂、导向滑轮组和钢丝绳，所述支架安装于机架的上端，所述电机和减速机固定安装于支架上，所述卷筒转动安装于支架上且与电机和减速机相连，所述吊臂安装于机架的上端，所述吊臂的上端伸出至机架的外侧，所述导向滑轮组安装于吊臂上，所述钢丝绳缠绕于卷筒上，且钢丝绳的自由端穿过导向滑轮组连接有吊环。
一种粗粒土振动三轴试验方法，包括如下步骤：
1）使用振动制样装置制作粗粒土试样，粗粒土试样呈圆柱形结构，且粗粒土试样的外壁上包裹有乳胶膜；
2）将包裹乳胶膜的粗粒土试样放置于压力室中，将试样帽压在粗粒土试样的上端，试样帽与压力主轴相连；
3）将安装有振动电机的安装架与压力主轴的上端相连；
4）将压力室放置于液压缸的活塞上，使得压力主轴与液压缸的活塞杆共中心轴线，调整轴向测力计的位置，使得轴向测力计位于压力主轴的正上方；
5）将周围压力管、反向压力管和孔隙压力管与水源***相连相；
6）向粗粒土试样施加周围压力、反向压力和孔隙压力，在计算机***的控制下通过周围压力控制***、反向压力控制***和孔隙压力控制***自动调节向粗粒土试样施加周围压力、反向压力和孔隙压力；
7）启动液压缸，向粗粒土试样施加轴向压力，在计算机***的控制下通过轴向应力控制***控制液压缸向粗粒土试样施加的轴向压力，通过轴向应变速度控制***控制液压缸的运动速度；
8）启动振动电机，向粗粒土试样施加激振力。
所述步骤1）中所用的振动制样装置包括振动式电动机、安装板、连接板、连接杆、击实锤、制样筒和底座，所述制样筒安装于底座上，所述制样筒中设置有导向护筒，所述导向护筒的外壁与制样筒的内壁之间设置有围成管状的橡胶减振隔离板；使用振动制样装置进行粗粒土试样的制样时，在制样筒的内壁上设置有乳胶膜，需要击实的土放置于乳胶膜中，使用起吊装置将安装板吊起，使得击实锤位于导向护筒中，启动振动式电动机进行振动压实制样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种可进行测定饱和土主应力在应力、应变控制的同时附加变频变应力的叠加振动作用下的破坏强度的装置和方法，为推动国家及行业制定粗粒土振动三轴试验规程或规范，具有积极地作用。
2、本发明的振动电机选用对称可调偏心轮数字变频器控制式振动电动机，调整振动电机的频率得到振动电机不同的转速，从而得到不同的振动频率，调整不同的偏心距可以得到不同振幅的激振力，如此可向粗粒土试样施加不同频率、不同振幅的激振力，有效扩大了试验结果。
3、本发明进行粗粒土试样5的制样时，使用特制的振动制样装置进行，降低了劳动强度，提高了击实效率，而且在导向护筒和橡胶减振隔离板的作用下，使得乳胶膜不易被损坏，保证了粗粒土试样制样的成功率和质量的可靠性。
4、本发明的机架上设置有升降装置，将压力室放置于液压缸的活塞上时，先将压力室放置于运输平板车上，通过运输平板车将压力室沿着轨道移动至机架的旁边，然后通过本发明设置的升降装置吊装压力室，即可方便地将压力室放置于液压缸的活塞上。所以，通过升降装置的设置，可在没有天车等起吊设备的试验车间正常、方便地进行粗粒土振动三轴试验。
附图说明
图1为实施例1的粗粒土振动三轴试验装置的结构示意图；
图2为本发明的压力室的结构示意图；
图3为实施例2的粗粒土振动三轴试验装置的结构示意图；
图4为本发明制作粗粒土试样所用的振动制样装置的结构示意图；
图5为本发明的的电控***结构框图。
图中为：机架1、液压缸2、轴向测力计3、压力室4、粗粒土试样5、压力主轴6、试样帽7、安装架8、振动电机9、周围压力管10、反向压力管11、孔隙压力管12、位移传感器13、支架14、电机和减速机15、卷筒16、吊臂17、导向滑轮组18、钢丝绳19、吊环20、振动式电动机21、安装板22、连接板23、连接杆24、橡胶减振隔离板25、导向护筒26、击实锤27、乳胶膜28、制样筒29、底座30。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，做进一步的说明：
实施例1
一种粗粒土振动三轴试验装置，请参阅图1、图2和图5，包括机架1，机架1采用四立柱框架式，有上横梁、下横梁以及位于上横梁和下横梁之间的四根立柱组成，上、下横梁采用钢板组合焊接而成。
机架1的下梁上设置有液压缸2，液压缸2使用伺服油缸，液压缸2的活塞杆上下运动。上横梁的下端面上设置有三个轴向测力计3，轴向测力计3为荷载传感器，三个轴向测力计3的规格分别为3500KN、1000KN以及600KN，各轴向测力计3均可在机架1上移动，且均可移动至液压缸2的正上方，轴向测力计3的移动机构可以为滑槽、导向轨道等各种形式。
压力室4是三轴试验必备的部件之一，进行试验时，压力室4设置于液压缸2活塞杆的上端，压力室4的下端面上设置有定位卡槽结构，卡在液压缸2活塞杆的上端，压力室4中放置有粗粒土试样5，粗粒土试样5外包裹有乳胶膜28。压力室4中设置有压力主轴6，压力主轴6的下端位于压力室4中，且下端设置有试样帽7，试样帽7压在粗粒土试样5的上端，压力主轴6的上端位于压力室4的上方。当压力室4设置于液压缸2活塞杆的上端时，在压力室4下端面上设置的定位卡槽结构的作用下，压力主轴6与液压缸2的活塞杆共中心轴线。
压力主轴6的上端连接有安装架8，安装架8为刚性框架结构，安装架8中安装有振动电机9，安装架8的上端连接有上轴，进行试验时，安装架8通过上轴与轴向测力计3相接，振动电机9用于向粗粒土试样5施加激振力。振动电机9选用对称可调偏心轮数字变频器控制式振动电动机，调整振动电机9的频率得到振动电机9不同的转速，从而得到不同的振动频率，调整不同的偏心距可以得到不同振幅的激振力，如此可向粗粒土试样5施加不同频率、不同振幅的激振力，有效扩大了试验结果。
在机架1的适当位置加装摄像头，摄像头用于拍摄轴向测力计3与安装架8上端连接的上轴之间的接触情况，施加激振力时，当发现轴向测力计3与上轴之间接触不良时，可及时处理，以避免更加严重的事故发生。
压力室4上设置有周围压力管10、反向压力管11和孔隙压力管12，周围压力管10与压力室4的内部相连通，反向压力管11与粗粒土试样5的顶部相连通，孔隙压力管12与粗粒土试样5的底部相连通。
本粗粒土振动三轴试验装置包括以下***：
计算机控制***，计算机控制***包括控制器模块、数据处理模块、数据采集模块、数据库模块、显示模块和输出模块。控制器模块为计算机主机，数据处理模块、数据采集模块和数据库模块都可以是安装在计算机主机上的处理软件，显示模块为显示器，输出模块可以为打印机、传真机等。数据处理模块、数据采集模块、数据库模块、显示模块和输出模块均与控制器模块电性相连，本粗粒土振动三轴试验装置的其它各***均与控制器模块电性相连，即是与计算机主机电性相连。
水源***包括稳压计量数字伺服控制水源，稳压计量数字伺服控制水源与周围压力管10、反向压力管11和孔隙压力管12相连，水源***用于向压力室4的壳体中以及粗粒土试样5中输送有压水，水源***与计算机控制***的控制器模块电性相连，受到计算机控制***的自动控制。
液压油源***，该***由高、低压油泵电机组、油滤、低噪音电磁溢流阀、高精度油滤器、油源压力表及超压自动保护开关、以及油箱柜等组成。主要元件采用板式结构，尽量减少泵站对操作间的噪音干扰。此外，液压油源***还包括压力流量数字伺服控制油源，用于向液压缸2输送有压液压油。
轴向剪切应力控制***，轴向测力计3和压力流量数字伺服控制油源均是轴向剪切应力控制***组成部分，轴向剪切应力控制通过液压油源***的压力流量数字伺服控制油源驱动液压缸2加载。轴向测力计3和压力流量数字伺服控制油源均与计算机控制***的控制器模块电性相连，由轴向测力计3反馈给计算机控制***的电信号，与计算机控制***中事先设定的参数比较，计算出调整参数，输出新的控制信号，控制压力流量数字伺服控制油源流量，稳定荷载力，达到控制轴向应力的目的。
轴向应变速度控制***，轴向应变速度控制***包括位移传感器13，位移传感器13安装在压力室4上或者液压缸2的活塞上，用于检测液压缸2活塞的运动速度，位移传感器13与计算机控制***的控制器模块电性相连。位移传感器13将液压缸2的移动速度反馈给计算机控制***，经计算机比较、判断当前液压缸2移动速度与事先设定移动速度的差值，输出新的控制信号，控制压力流量数字伺服控制油源流量，改变液压缸2的移动速度，达到控制轴向速度的目的。
周围压力控制***，周围压力控制***包括周围压力传感器，周围压力传感器按安装于压力室4的壳体上或者安装于周围压力管10上，用于检测粗粒土试样5的周围压力，周围压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。周围压力传感器将监测到粗粒土试样5的周围压力变化情况反馈给计算机控制***，经计算机比较判定后发出新的指令，控制稳压计量数字伺服控制水源，伺服调整周围压力，达到粗粒土试样5的周围压力稳定目的。
反向压力控制***，反向压力控制***包括反向压力传感器，反向压力传感器安装于反向压力管11上，反向压力传感器用于检测粗粒土试样5的反向压力，反向压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。反向压力传感器将监测到粗粒土试样5的反向压力变化情况反馈给计算机控制***，经计算机比较判定后发出新的指令，控制稳压计量数字伺服控制水源，伺服调整反向压力，达到反向压力稳定目的。
孔隙压力控制***，孔隙压力控制***包括孔隙压力传感器，孔隙压力传感器安装于孔隙压力管12上，孔隙压力传感器用于检测粗粒土试样5的孔隙压力，孔隙压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。孔隙压力传感器监测到粗粒土试样5的孔隙压力变化情况反馈给计算机控制***，经计算机比较判定后发出新的指令，控制稳压计量数字伺服控制水源，伺服调整孔隙压力，达到孔隙压力稳定目的。
本试验装置还可进行粗粒土试样5的体积变化，测量粗粒土试样5的体积变化是利用装在体变测量有机玻璃量筒与量筒底部的高精度微压差传感器进行，自动采集测量体积变化量。体变测量有机玻璃量筒位置可人工定位升降调整。试样固结沉降量自动采集并自动存储。
本试验装置可通过计算机控制***自动控制运行，自动控制操作***试验和数据处理显示、数据库管理，对所有试验参数进行自动数据采集。试验完成后由计算机进行数据处理, 打印成果报告、绘制图形。本机自动采集的参数有：轴向载荷、轴向位移、周围压力、孔隙压力、反压力、试样体积变化量、固结沉降量。实时显示各试验数据、存储。绘制应力—应变图和应力—体变图，并能提取三个以上的不同围压的成果绘出膜尔应力圆，按照相应规程要求，计算出各试验参数得出摩擦角和粘聚力，提出邓肯模型参数等。
本实施例还提出了一种粗粒土振动三轴试验方法，包括如下步骤：
1）使用振动制样装置制作粗粒土试样5，粗粒土试样5呈圆柱形结构，且粗粒土试样5的外壁上包裹有乳胶膜28；
2）将包裹乳胶膜28的粗粒土试样5放置于压力室4中，将试样帽7压在粗粒土试样5的上端，试样帽7与压力主轴6相连；
3）将安装有振动电机9的安装架8与压力主轴6的上端相连；
4）将压力室4放置于液压缸2的活塞上，使得压力主轴6与液压缸2的活塞杆共中心轴线，调整轴向测力计3的位置，使得轴向测力计3位于压力主轴6的正上方；
5）将周围压力管10、反向压力管11和孔隙压力管12与水源***相连相；
6）向粗粒土试样5施加周围压力、反向压力和孔隙压力，在计算机***的控制下通过周围压力控制***、反向压力控制***和孔隙压力控制***自动调节向粗粒土试样5施加周围压力、反向压力和孔隙压力；
7）启动液压缸2，向粗粒土试样5施加轴向压力，在计算机***的控制下通过轴向应力控制***控制液压缸2向粗粒土试样5施加的轴向压力，通过轴向应变速度控制***控制液压缸2的运动速度；
8）启动振动电机9，向粗粒土试样5施加激振力。
请参阅图4，步骤1）中振动制样装置包括振动式电动机21、安装板22、连接板23、连接杆24、击实锤27、制样筒29和底座30，振动式电动机21安装在安装板22上，安装板22与连接板23通过螺栓相连，连接板23通过多个连接杆24与击实锤27相连，连接板23、连接杆24和击实锤27之间焊接相连为一个整体。制样筒29安装于底座30上，制样筒29中设置有导向护筒26，导向护筒26的外壁与制样筒29的内壁之间设置有围成管状的橡胶减振隔离板25。使用振动制样装置进行粗粒土试样5的制样时，在制样筒29的内壁上设置有乳胶膜28，需要击实的土放置于乳胶膜28中，使用起吊装置将安装板22吊起，使得击实锤27位于导向护筒26中，启动振动式电动机21进行振动压实制样。
进行粗粒土试样5的制样时，由于各种条件限制等原因，一直以来都是人工提举重锤，现场击实土样制作粗粒土试样5，除了劳动强度大和击实效率低外，往往击实偏斜极易损坏试验样品乳胶膜28，造成制样失败。特别是近年来粗粒土试样5的直径更大，可以达到50-100cm,使得人工制样更加麻烦。通过本振动制样装置进行粗粒土试样5的制样时，使用振动式电动机21带动击实锤27进行振动压实制样，降低了劳动强度，提高了击实效率，而且在导向护筒26和橡胶减振隔离板25的作用下，使得乳胶膜28不易被损坏，保证了粗粒土试样5制样的成功率和质量的可靠性。
通过本实施例中提出的粗粒土振动三轴试验方法，可以进行多种尺寸规格的粗粒土试样5的粗粒土振动三轴试验，如粗粒土试样5的尺寸为Φ500X1000mm、Φ300X600mm等。
综上所述，本发明提供了一种可进行测定饱和土主应力在应力、应变控制的同时附加变频变应力的叠加振动作用下的破坏强度的装置和方法，为推动国家及行业制定粗粒土振动三轴试验规程或规范，具有积极地作用。
实施例2
请参阅图3，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的机架1的上横梁上设置有升降装置。升降装置包括支架14、电机和减速机15、卷筒16、吊臂17、导向滑轮组18和钢丝绳19，支架14安装于机架1的上端，电机和减速机15固定安装于支架14上，卷筒16转动安装于支架14上且与电机和减速机15相连，吊臂17安装于机架1的上端，吊臂17的上端伸出至机架1的外侧，导向滑轮组18安装于吊臂17上，钢丝绳19缠绕于卷筒16上，且钢丝绳19的自由端穿过导向滑轮组18连接有吊环20。将压力室4放置于液压缸2的活塞上时，先将压力室4放置于运输平板车上，通过运输平板车将压力室4沿着轨道移动至机架1的旁边，然后通过本升降装置吊装压力室4，即可方便地将压力室4放置于液压缸2的活塞上。所以，通过升降装置的设置，可在没有天车等起吊设备的试验车间正常、方便地进行粗粒土振动三轴试验。
通过设置无线控制装置，可以通过手持的无线信号发射器对升降装置进行无线控制，使用升降装置时更加方便。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，包括机架（1），还包括：
液压缸（2），设置于机架（1）的下端，所述液压缸（2）的活塞杆上下运动；
轴向测力计（3），设置于机架（1）上，进行试验时，所述轴向测力计（3）位于液压缸（2）的正上方；
压力室（4），进行试验时，压力室（4）设置于液压缸（2）活塞杆的上端，所述压力室（4）中放置有粗粒土试样（5），所述压力室（4）中设置有压力主轴（6），所述压力主轴（6）的下端位于压力室（4）中，且下端设置有试样帽（7），所述试样帽（7）压在粗粒土试样（5）的上端，所述压力主轴（6）的上端位于压力室（4）的上方；所述压力室（4）上设置有周围压力管（10）、反向压力管（11）和孔隙压力管（12），所述周围压力管（10）与压力室（4）的内部相连通，所述反向压力管（11）与粗粒土试样（5）的顶部相连通，所述孔隙压力管（12）与粗粒土试样（5）的底部相连通；
安装架（8），所述安装架（8）的下端与压力主轴（6）的上端相连；
振动电机（9），所述振动电机（9）安装在安装架（8）中，用于向粗粒土试样（5）施加激振力；
液压油源***，所述液压油源***包括压力流量数字伺服控制油源，用于向液压缸（2）输送有压液压油；
水源***，所述水源***包括稳压计量数字伺服控制水源，所述稳压计量数字伺服控制水源与周围压力管（10）、反向压力管（11）和孔隙压力管（12）相连，所述水源***用于向压力室（4）的壳体中以及粗粒土试样（5）中输送有压水；
轴向应变速度控制***，与液压油源***相连，用于控制液压缸（2）的运动速度；
周围压力控制***，与水源***相连，用于控制粗粒土试样（5）的周围压力；
反向压力控制***，与水源***相连，用于控制粗粒土试样（5）的反向压力；
孔隙压力控制***，与水源***相连，用于控制粗粒土试样（5）的孔隙压力；
计算机控制***，所述计算机控制***包括控制器模块、数据处理模块、数据采集模块、数据库模块、显示模块和输出模块；所述数据处理模块、数据采集模块、数据库模块、显示模块和输出模块均与控制器模块电性相连，所述轴向应力控制***、轴向应变速度控制***、周围压力控制***、反向压力控制***和孔隙压力控制***均与控制器模块电性相连；所述轴向测力计（3）、压力流量数字伺服控制油源和稳压计量数字伺服控制水源也均与控制器模块电性相连。
2.根据权利要求1所述的一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，所述轴向应变速度控制***包括位移传感器（13），所述位移传感器（13）安装在压力室（4）上或者液压缸（2）的活塞上，用于检测液压缸（2）活塞的运动速度，所述位移传感器（13）与计算机控制***的控制器模块电性相连。
3.根据权利要求1所述的一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，所述周围压力控制***包括周围压力传感器，所述周围压力传感器按安装于压力室（4）的壳体上或者安装于周围压力管（10）上，用于检测粗粒土试样（5）的周围压力，所述周围压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。
4.根据权利要求1所述的一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，所述反向压力控制***包括反向压力传感器，所述反向压力传感器安装于反向压力管（11）上，所述反向压力传感器用于检测粗粒土试样（5）的反向压力，所述反向压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。
5.根据权利要求1所述的一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，所述孔隙压力控制***包括孔隙压力传感器，所述孔隙压力传感器安装于孔隙压力管（12）上，所述孔隙压力传感器用于检测粗粒土试样（5）的孔隙压力，所述孔隙压力传感器与计算机控制***的控制器模块电性相连。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，所述振动电机（9）选用对称可调偏心轮数字变频器控制式振动电动机。
7.根据权利要求6所述的一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，所述机架（1）上设置有多个轴向测力计（3），且各轴向测力计（3）均可在机架（1）上移动，且均可移动至液压缸（2）的正上方。
8.根据权利要求7所述的一种粗粒土振动三轴试验装置，其特征在于，所述机架（1）的上端设置有升降装置，所述升降装置包括支架（14）、电机和减速机（15）、卷筒（16）、吊臂（17）、导向滑轮组（18）和钢丝绳（19），所述支架（14）安装于机架（1）的上端，所述电机和减速机（15）固定安装于支架（14）上，所述卷筒（16）转动安装于支架（14）上且与电机和减速机（15）相连，所述吊臂（17）安装于机架（1）的上端，所述吊臂（17）的上端伸出至机架（1）的外侧，所述导向滑轮组（18）安装于吊臂（17）上，所述钢丝绳（19）缠绕于卷筒（16）上，且钢丝绳（19）的自由端穿过导向滑轮组（18）连接有吊环（20）。
9.一种粗粒土振动三轴试验方法，其特征在于，本方法基于权利要求1-8任意一项所述的一种粗粒土振动三轴试验装置而进行，包括如下步骤：
1）使用振动制样装置制作粗粒土试样（5），粗粒土试样（5）呈圆柱形结构，且粗粒土试样（5）的外壁上包裹有乳胶膜（28）；
2）将包裹乳胶膜（28）的粗粒土试样（5）放置于压力室（4）中，将试样帽（7）压在粗粒土试样（5）的上端，试样帽（7）与压力主轴（6）相连；
3）将安装有振动电机（9）的安装架（8）与压力主轴（6）的上端相连；
4）将压力室（4）放置于液压缸（2）的活塞上，使得压力主轴（6）与液压缸（2）的活塞杆共中心轴线，调整轴向测力计（3）的位置，使得轴向测力计（3）位于压力主轴（6）的正上方；
5）将周围压力管（10）、反向压力管（11）和孔隙压力管（12）与水源***相连相；
6）向粗粒土试样（5）施加周围压力、反向压力和孔隙压力，在计算机***的控制下通过周围压力控制***、反向压力控制***和孔隙压力控制***自动调节向粗粒土试样（5）施加周围压力、反向压力和孔隙压力；
7）启动液压缸（2），向粗粒土试样（5）施加轴向压力，在计算机***的控制下通过轴向应力控制***控制液压缸（2）向粗粒土试样（5）施加的轴向压力，通过轴向应变速度控制***控制液压缸（2）的运动速度；
8）启动振动电机（9），向粗粒土试样（5）施加激振力。
10.根据权利要求9所述的一种粗粒土振动三轴试验方法，其特征在于，所述步骤1）中所用的振动制样装置包括振动式电动机（21）、安装板（22）、连接板（23）、连接杆（24）、击实锤（27）、制样筒（29）和底座（30），所述制样筒（29）安装于底座（30）上，所述制样筒（29）中设置有导向护筒（26），所述导向护筒（26）的外壁与制样筒（29）的内壁之间设置有围成管状的橡胶减振隔离板（25）；使用振动制样装置进行粗粒土试样（5）的制样时，在制样筒（29）的内壁上设置有乳胶膜（28），需要击实的土放置于乳胶膜（28）中，使用起吊装置将安装板（22）吊起，使得击实锤（27）位于导向护筒（26）中，启动振动式电动机（21）进行振动压实制样。
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