專(zhuān)利名稱(chēng)：一種土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可測(cè)試土工合成材料土中拉伸性能的試驗(yàn)裝置，屬于材料性能試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于土工合成材料拉伸性能的測(cè)試，往往采用簡(jiǎn)單的空氣中拉伸的試驗(yàn)方法，所測(cè)得的拉伸性能與土工合成材料在工程使用中的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)相差較大，無(wú)法準(zhǔn)確的反映土工合成材料在土中或在有側(cè)限條件下的受拉變形狀態(tài)和拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能。與本發(fā)明相似的產(chǎn)品主要有各種測(cè)試土工合成材料拉伸性能的設(shè)備，主要用于常規(guī)拉伸試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)或測(cè)試相關(guān)拉伸性能的試驗(yàn)，例如河海大學(xué)的土工合成材料雙向拉伸蠕變測(cè)試儀(申請(qǐng)公布號(hào)CN101776553A)，可測(cè)試土工合成材料空氣中雙向拉伸蠕變的力學(xué)性質(zhì)。此類(lèi)試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)材料拉伸的測(cè)試條件多為空氣中進(jìn)行，即受拉土工合成材料兩側(cè)沒(méi)有受到土體荷載的作用。但土工合成材料在實(shí)際工程中的使用卻與此種條件有一定差異，眾所周知，土體是一種不能承受拉力的散體性材料，工程中對(duì)于需要承受拉力的一部分土體，常采用土工合成材料與其組成加筋結(jié)構(gòu)，土體與土工合成材料相互作用、相互協(xié)調(diào)，使得加筋結(jié)構(gòu)作為一個(gè)受力整體承擔(dān)荷載。因此，土工合成材料的使用均存在土體法向荷載的作用，這與常規(guī)土工合成材料測(cè)試方法所限制的條件有所不同。目前使用的測(cè)試土工合成材料拉伸性能的儀器不具備直接改造為土中拉伸試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)，最關(guān)鍵的問(wèn)題在于夾具的處理?？諝庵欣煸囼?yàn)條件下，拉力傳感器通過(guò)夾具與土工合成材料試樣相連，測(cè)得的拉力即為試樣所受的拉伸荷載；土中拉伸試驗(yàn)條件下， 夾具放入土體之中還是土體之外會(huì)導(dǎo)致結(jié)果存在較大差別。若夾具放入土體之中，與夾具相連接的拉力傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)不僅包括試樣的拉伸力，還包括土體對(duì)夾具的摩擦力，使問(wèn)題復(fù)雜化；若夾具在土體外部，必然會(huì)使得試樣的一部分在空氣之中，由于此部分試樣受拉伸長(zhǎng)，則會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)拉伸位移測(cè)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題，再者，隨著土工合成材料拉伸過(guò)程的進(jìn)行，原本處于土體之中的部分試樣逐漸被拉出土體，失去了土中受限的條件，與實(shí)際不符。 因此，實(shí)現(xiàn)土工合成材料土中拉伸需要對(duì)常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)的主體部分進(jìn)行全新設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)裝置，能夠模擬土工合成材料在實(shí)際使用中的受力環(huán)境，解決現(xiàn)有土工合成材料拉伸試驗(yàn)不能真實(shí)反映材料在土體之中拉伸性能的問(wèn)題，研究土工合成材料與土體之間復(fù)雜的相互作用機(jī)制。本發(fā)明提出的一種土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)裝置，包括夾持部件1、隔離套筒 2、試驗(yàn)箱3、主框架4、量測(cè)設(shè)備5和采集控制箱6，其特征在于所述夾持部件1分為左、右兩組，分別伸入試驗(yàn)箱3兩側(cè)，夾持位于試驗(yàn)箱3中的土工合成材料試樣8 ；所述隔離套筒2 分為左、右兩組，兩組隔離套筒2分別套于相應(yīng)的夾持部件1外，保護(hù)夾持部件1不與土體 7相接觸，同時(shí)隔離套筒2與夾持部件1之間也保持不相接觸；所述試驗(yàn)箱3為試樣8在土體7中的受拉受壓狀態(tài)提供必要的試驗(yàn)環(huán)境；試驗(yàn)箱3位于主框架4上方，主框架4可以為試驗(yàn)箱3提供穩(wěn)定的試驗(yàn)平臺(tái)，所述量測(cè)設(shè)備5精確測(cè)量拉伸荷載、拉伸位移、法向荷載；所述采集控制箱6放置于主框架4上方，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和試驗(yàn)控制的功能；
所述夾持部件1包括上夾板9、下夾板10、螺栓11、夾具支撐柱12和夾具支撐橫梁13， 上夾板9和下夾板10通過(guò)螺栓11錨固，上夾板9和下夾板10的夾口為方齒形；所述下夾板10通過(guò)兩個(gè)夾具支撐柱12與夾具支撐橫梁13相連；所述下夾板10和量測(cè)設(shè)備5連接， 通過(guò)主框架4實(shí)現(xiàn)拉伸位移；
所述隔離套筒2包括筒身14、套筒上蓋板15、蓋板開(kāi)口 16、連接片17、固定螺絲18、套筒支撐柱19和套筒支撐橫梁20，筒身14與套筒上蓋板15通過(guò)連接片17與固定螺絲18相連，套筒上蓋板15截面呈L形，豎向放置的一面留有蓋板開(kāi)口 16，供試樣8穿過(guò)，所述筒身 14通過(guò)兩個(gè)套筒支撐柱19與套筒支撐橫梁20相連；所述筒身14通過(guò)主框架4實(shí)現(xiàn)與夾持部件1相同的拉伸位移；
所述試驗(yàn)箱3包括箱體21、箱體開(kāi)口 22、上氣壓袋23、下氣壓袋對(duì)、箱蓋板25、螺絲沈、 上通氣管27和下通氣管觀(guān)，箱體21底部中心與下氣壓袋M進(jìn)氣口連接固定，箱蓋板25中心與上氣壓袋23進(jìn)氣口連接固定，箱蓋板25通過(guò)螺絲沈固定在箱體21之上，箱體21兩側(cè)留有箱體開(kāi)口 22供夾持部件1和隔離套筒2伸入；所述上通氣管27、下通氣管觀(guān)一端分別與上氣壓袋23、下氣壓袋M相連，另一端合為一管，與量測(cè)設(shè)備5和空氣壓縮機(jī)相連， 借助空氣壓縮機(jī)向內(nèi)充氣；空氣壓縮機(jī)連接采集控制箱6，實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣量的控制； 所述采集控制箱6連接量測(cè)設(shè)備5。本發(fā)明中，蓋板開(kāi)口 16不得高于5mm。本發(fā)明中，所述主框架4包括框架平臺(tái)29、左固定橫梁30、右固定橫梁31、橫梁輔助固定支架32、光桿33、左移動(dòng)橫梁34、右移動(dòng)橫梁35和固定桿36，左固定橫梁30和右固定橫梁31通過(guò)橫梁輔助固定支架32安置在框架平臺(tái)四上；所述光桿33分為四根，位于左固定橫梁30和右固定橫梁31之間，受拉固定；所述左移動(dòng)橫梁34和右移動(dòng)橫梁35連接夾持部件1和隔離套筒2，通過(guò)拉伸機(jī)可在光桿33上滑行移動(dòng)，且摩擦系數(shù)較??；所述固定桿 36分為兩根，位于右固定橫梁31和右移動(dòng)橫梁35之間，可拆卸。本發(fā)明中，所述量測(cè)設(shè)備5包括拉力傳感器37、位移計(jì)38和氣壓傳感器39，拉力傳感器37分為兩組，一組兩端分別連接下夾板10和左移動(dòng)橫梁34，另一組兩端分別連接下夾板10和右移動(dòng)橫梁35 ；位移計(jì)38分為兩組，兩組位移計(jì)38分別連接左移動(dòng)橫梁34和右移動(dòng)橫梁35，量測(cè)左移動(dòng)橫梁34、右移動(dòng)橫梁35的位移；氣壓傳感器39與上氣壓袋23、 下氣壓袋M連接管路相連，量測(cè)上氣壓袋23、下氣壓袋M內(nèi)壓力。本發(fā)明中，所述采集控制箱6包括調(diào)壓閥41、拉伸控制開(kāi)關(guān)42、拉伸速率控制器 43、控制面板44和采集卡45，調(diào)壓閥41、拉伸控制開(kāi)關(guān)42、拉伸速率控制器43和采集卡45 分別通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)40連接控制面板44，采集卡45分別與量測(cè)設(shè)備5的拉力傳感器37、位移計(jì)38和氣壓傳感器39連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，調(diào)壓閥41通過(guò)管路連接氣壓傳感器39。所述試驗(yàn)箱內(nèi)部采用分別與上蓋板和箱底相固定的兩個(gè)氣壓袋施加法向荷載，氣壓袋借助空氣壓縮機(jī)進(jìn)行充氣。所述主框架通過(guò)固定在其上的移動(dòng)橫梁為夾具的拉伸位移提供導(dǎo)向，移動(dòng)橫梁借助常規(guī)拉伸試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)拉伸位移。
所述移動(dòng)橫梁通過(guò)拉力傳感器與夾持部件連接固定，同時(shí)與筒身連接固定，因此移動(dòng)橫梁、夾持部件、隔離套筒具有相同的位移。夾持部件分為左右兩組，包括上夾板、下夾板、螺栓、夾具支撐柱、夾具支撐橫梁。 其中，上夾板與下夾板通過(guò)數(shù)量不少于2個(gè)的螺栓錨固，形成夾具。在保證試驗(yàn)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)上，夾具可選用任何其他形式夾具代替。為使試樣在試驗(yàn)過(guò)程中保持受力均勻并且不發(fā)生與夾具之間的滑脫，上夾板、下夾板之間的夾口為方齒形，齒形高度不應(yīng)超過(guò)3mm。夾具下夾板通過(guò)夾具支撐柱與夾具支撐橫梁相連，并保持固定。隔離套筒分為左右兩組，包括筒身、套筒上蓋板、蓋板開(kāi)口、連接片、固定螺絲、套筒支撐柱、套筒支撐橫梁。其中，筒身、套筒上蓋板采用剛度良好的不銹鋼材料，二者通過(guò)連接片和固定螺絲連接。套筒上蓋板截面呈L形，應(yīng)方便裝卸，卸去套筒上蓋板的目的是便于對(duì)夾具及其螺栓的操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土工合成材料試樣的安裝和拆卸。套筒上蓋板豎向放置的平面上留有蓋板開(kāi)口，高度不得大于5mm，供試驗(yàn)時(shí)土工合成材料通過(guò)。筒身通過(guò)套筒支撐柱與套筒支撐橫梁相連，并保持固定。試驗(yàn)箱包括箱體、箱體開(kāi)口、上氣壓袋、下氣壓袋、箱蓋板、螺絲、上通氣管、下通氣管。其中，箱體材料應(yīng)選用剛性大且具一定厚度的耐腐蝕性金屬。箱體左右兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)大小稍大于隔離套筒斷面面積的開(kāi)口，供套筒伸入。上氣壓袋固定在箱蓋板上，并穿過(guò)箱蓋板中心與上通氣管相連。下氣壓袋固定在箱底，并穿過(guò)箱底中心與下通氣管相連。上通氣管與下通氣管相連，合并為一根通氣管，借助空氣壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓袋的充氣，氣壓袋可承受工作范圍為0_300kPa。氣壓袋充氣之前需將箱蓋板通過(guò)螺絲固定在箱體上，螺絲數(shù)目不應(yīng)少于10個(gè)。主框架包括框架平臺(tái)、左固定橫梁、右固定橫梁、橫梁輔助固定支架、光桿、左移動(dòng)橫梁、右移動(dòng)橫梁、固定桿。其中，框架平臺(tái)可提供穩(wěn)定的水平試驗(yàn)操作環(huán)境，由剛性較大的金屬材料制成。左、右固定橫梁牢固的固定在框架平臺(tái)左右兩側(cè)，并通過(guò)橫梁輔助固定支架保持穩(wěn)定。光桿共設(shè)置4根，呈長(zhǎng)方形分布，固定于左、右固定橫梁之間，并處于拉緊狀態(tài)下，光桿直徑不得小于30mm，表面需光滑摩擦力低。左、右移動(dòng)橫梁穿過(guò)4根光桿，并在光桿上滑動(dòng)，可通過(guò)設(shè)置滑珠實(shí)現(xiàn)摩擦力較小的移動(dòng)。固定桿固定于右移動(dòng)橫梁與右固定橫梁之間，設(shè)置為2根，直徑不得小于30mm，需便于拆卸。量測(cè)設(shè)備包括拉力傳感器、位移計(jì)、氣壓傳感器。其中，拉力傳感器分為兩組，連接左、右移動(dòng)橫梁與下夾板，用于量測(cè)土工合成材料所受拉力值。位移計(jì)分為兩組，與左、右移動(dòng)橫梁相接，用于量測(cè)移動(dòng)橫梁的位移值。兩組拉力傳感器、位移計(jì)分別布置在左右兩側(cè)， 全面的監(jiān)測(cè)受拉土工合成材料試樣的拉伸狀態(tài)。氣壓傳感器與通氣管相連，用于量測(cè)氣壓袋內(nèi)氣壓值。采集控制箱包括調(diào)壓閥、拉伸控制開(kāi)關(guān)、拉伸速度控制器、控制面板、采集卡。其中，通過(guò)控制面板可對(duì)調(diào)壓閥、拉伸控制開(kāi)關(guān)、拉伸速率控制器進(jìn)行集成控制；采集卡通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接拉力傳感器、位移計(jì)、氣壓傳感器，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集。在試驗(yàn)前要對(duì)拉伸荷載進(jìn)行校核。拉力傳感器與夾具下夾板相連，所測(cè)得的數(shù)據(jù)包含夾具受到的拉力和摩擦力。一方面，夾具與土工合成材料相接觸，因此夾具受到的拉力為土工合成材料所受到的真實(shí)拉力；另一方面，夾具受到夾具支撐橫梁的支撐作用，二者連為整體，而且?jiàn)A具支撐橫梁與光桿之間存在摩擦力，因此拉力傳感器得到的數(shù)據(jù)包括土工合成材料的拉伸力和光桿與夾具支撐橫梁之間的摩擦力。前者是量測(cè)目標(biāo)值，后者為系統(tǒng)誤差值。雖然可以通過(guò)減小光桿與夾具支撐橫梁之間的摩擦使得目標(biāo)值更加精確，但此項(xiàng)系統(tǒng)誤差是不可避免的。通過(guò)如下方式消除光桿與夾具支撐橫梁之間摩擦力帶來(lái)的誤差。 首先不加裝土工合成材料試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，通過(guò)拉力傳感器得到系統(tǒng)誤差拉力值，然后進(jìn)行正常的土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)，得到拉力初始值，將拉力初始值減去前面得到的系統(tǒng)誤差拉力值即為土工合成材料所受到的真實(shí)拉伸荷載。本裝置可采用兩種方式進(jìn)行土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)，分別為雙側(cè)拉伸試驗(yàn)和單側(cè)拉伸試驗(yàn)。進(jìn)行土工合成材料土中雙側(cè)拉伸試驗(yàn)需將右側(cè)移動(dòng)橫梁與固定橫梁之間的固定桿拆下，并準(zhǔn)備兩臺(tái)常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)，對(duì)兩側(cè)的移動(dòng)橫梁同時(shí)進(jìn)行拉動(dòng)，這時(shí)試樣的左右同時(shí)受到拉伸荷載，拉伸位移以中心線(xiàn)為軸兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布；進(jìn)行土工合成材料土中單側(cè)拉伸試驗(yàn)需安置固定桿，保證右側(cè)移動(dòng)橫梁不產(chǎn)生位移，借助一臺(tái)常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)，對(duì)左側(cè)的移動(dòng)橫梁進(jìn)行拉動(dòng)，這時(shí)試樣的左側(cè)受到拉伸荷載，右側(cè)并不產(chǎn)生位移。除土中拉伸，本裝置可通過(guò)對(duì)土工合成材料夾持方式的不同處理、拉伸速率的調(diào)整、試驗(yàn)箱內(nèi)放置或不放置土體等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)土工合成材料拉拔試驗(yàn)、空氣中拉伸(常規(guī)拉伸)試驗(yàn)、側(cè)限拉伸試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)等多種不同條件的測(cè)試。本發(fā)明可用于土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)土工合成材料在實(shí)際工程使用中的真實(shí)拉伸性能提供可能。本發(fā)明的有益效果為
1、本發(fā)明裝置可模擬土工合成材料在土體環(huán)境下的拉伸試驗(yàn)，比常規(guī)空氣中的拉伸試驗(yàn)更接近工程實(shí)際中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。2、本發(fā)明裝置利用隔離套筒對(duì)夾具保護(hù)的措施可保證精確的量測(cè)土工合成材料在土中的受拉力值，沒(méi)有土體對(duì)夾具的摩擦以及土體由于側(cè)向壓力產(chǎn)生的對(duì)夾具的被動(dòng)土壓力。3、本發(fā)明裝置中的法向荷載由上、下氣壓袋實(shí)施，而不是剛性承載板加載，這樣可保證法向荷載均勻的施加并保持穩(wěn)定性，同時(shí)可壓迫土體填充入由于夾具、套筒拉出而產(chǎn)生的空間，保證試樣材料一直處于土體之中。4、本發(fā)明裝置可實(shí)現(xiàn)土中單側(cè)拉伸試驗(yàn)、土中雙側(cè)拉伸試驗(yàn)、空氣中拉伸(常規(guī)拉伸)試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)、側(cè)限拉伸試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)等多種條件下的土工合成材料的測(cè)試。


圖1為本發(fā)明裝置主視圖。
圖2為本發(fā)明裝置俯視圖。
圖3為本發(fā)明裝置中夾持部件及隔離套筒局部示意圖。
圖4為本發(fā)明裝置中試驗(yàn)箱局部示意圖。
圖5為本發(fā)明裝置中量測(cè)設(shè)備及采集控制箱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為左移動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為右移動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為左固定橫梁及橫梁輔助固定支架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為右固定橫梁及橫梁輔助固定支架結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖10為固定桿結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為光桿結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-夾持部件；2-隔離套筒；3-試驗(yàn)箱；4-主框架；5-量測(cè)設(shè)備；6_采集控制箱；7-土體；8-土工合成材料試樣；9-上夾板；10-下夾板；11-螺栓；12-夾具支撐柱； 13-夾具支撐橫梁；14-筒身；15-套筒上蓋板；16-蓋板開(kāi)口 ；17-連接片；18-固定螺絲； 19-套筒支撐柱；20-套筒支撐橫梁；21-箱體；22-箱體開(kāi)口 ；23-上氣壓袋；24-下氣壓袋； 25-箱蓋板；26-螺絲；27-上通氣管；28-下通氣管；29-框架平臺(tái)；30-左固定橫梁；31-右固定橫梁；32-橫梁輔助固定支架；33-光桿；34-左移動(dòng)橫梁；35-右移動(dòng)橫梁；36-固定桿；37-拉力傳感器；38-位移計(jì)；39-氣壓傳感器；40-數(shù)據(jù)線(xiàn)；41-調(diào)壓閥；42-拉伸控制開(kāi)關(guān)；43-拉伸速率控制器；44-控制面板；45-采集卡。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1-10，本發(fā)明實(shí)施例，包括夾持部件1、隔離套筒2、試驗(yàn)箱3、主框架4、 量測(cè)設(shè)備5、采集控制箱6，夾持部件1分為兩組，穩(wěn)定夾持著位于土體7中的土工合成材料試樣8 ；隔離套筒2分為兩組，保護(hù)夾持部件1不與土體7接觸；試驗(yàn)箱3為試樣8在土體 7中的受拉伸狀態(tài)提供必要的試驗(yàn)環(huán)境；主框架4為本裝置各部件提供了穩(wěn)定的安放平臺(tái)； 量測(cè)設(shè)備5精確測(cè)量拉伸荷載、拉伸位移、法向荷載；采集控制箱6可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和試驗(yàn)控制的功能。夾持部件1包括上夾板9、下夾板10、螺栓11、夾具支撐柱12、夾具支撐橫梁13，其中，上夾板9和下夾板10通過(guò)螺栓11錨固，下夾板10通過(guò)兩個(gè)夾具支撐柱12與夾具支撐橫梁13相連。隔離套筒2包括筒身14、套筒上蓋板15、蓋板開(kāi)口 16、連接片17、固定螺絲18、套筒支撐柱19、套筒支撐橫梁20，其中，筒身14與套筒上蓋板15通過(guò)連接片17與固定螺絲 18相連，套筒上蓋板15截面呈L形，豎向放置的一面留有蓋板開(kāi)口 16，供試樣8穿過(guò)，筒身 14通過(guò)兩個(gè)套筒支撐柱19與套筒支撐橫梁20相連。試驗(yàn)箱3包括箱體21、箱體開(kāi)口 22、上氣壓袋23、下氣壓袋M、箱蓋板25、螺絲沈、 上通氣管27、下通氣管觀(guān)，其中，箱體21底部中心與下氣壓袋M進(jìn)氣口連接固定，箱蓋板 25中心與上氣壓袋23進(jìn)氣口連接固定，箱蓋板25可通過(guò)螺絲沈固定在箱體21之上，箱體21兩側(cè)留有箱體開(kāi)口 22供隔離套筒2伸入，上通氣管27和下通氣管觀(guān)一端分別與上氣壓袋23和下氣壓袋M相連，另一端合為一管，借助空氣壓縮機(jī)向內(nèi)充氣。主框架4包括框架平臺(tái)四、左固定橫梁30、右固定橫梁31、橫梁輔助固定支架32、 光桿33、左移動(dòng)橫梁34、右移動(dòng)橫梁35、固定桿36，其中，左固定橫梁30和右固定橫梁31 通過(guò)橫梁輔助固定支架32牢固的安置在框架平臺(tái)四上，光桿33分為四根，位于左固定橫梁30和右固定橫梁31之間受拉固定，左移動(dòng)橫梁34和右移動(dòng)橫梁35可在光桿33上滑行移動(dòng)，固定桿36分為兩根，位于右固定橫梁31和右移動(dòng)橫梁35之間。量測(cè)設(shè)備5包括拉力傳感器37、位移計(jì)38、氣壓傳感器39，其中，拉力傳感器37分為兩組，連接下夾板10與左移動(dòng)橫梁34及右移動(dòng)橫梁35 ；位移計(jì)38分為兩組，量測(cè)左移動(dòng)橫梁34與右移動(dòng)橫梁35的位移；氣壓傳感器39量測(cè)上氣壓袋23和下氣壓袋M內(nèi)壓力。
采集控制箱6包括調(diào)壓閥41、拉伸控制開(kāi)關(guān)42、拉伸速率控制器43、控制面板44、 采集卡45，其中，調(diào)壓閥41、拉伸控制開(kāi)關(guān)42、拉伸速率控制器43可通過(guò)控制面板44進(jìn)行集成控制，采集卡45與量測(cè)設(shè)備5連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。( 1) . 土工合成材料土中單側(cè)拉伸試驗(yàn) a.安裝固定桿
如果固定桿未將右移動(dòng)橫梁固定，則需先安裝固定桿以控制土工合成材料試樣右端的拉伸位移，同時(shí)啟動(dòng)土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)裝置，準(zhǔn)備開(kāi)始試驗(yàn)。b.初始拉力校核
通過(guò)不夾持土工合成材料試樣對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行標(biāo)定。c.初始狀態(tài)
調(diào)整好左、右?jiàn)A持部件之間的預(yù)定間距并暫時(shí)予以固定，可小心的向試驗(yàn)箱中填放少量土體，土體高度暫不能超過(guò)隔離套筒底部，將土工合成材料試樣置于夾具間夾緊，并蓋上套筒上蓋板。d.填裝土體
小心的將試樣下部用土體填滿(mǎn)壓實(shí)，保證試樣水平放置，繼續(xù)填充土體至離箱口 20mm 左右，為氣壓袋預(yù)留一定空間。e.蓋箱蓋板
注意將與蓋板一體的氣壓袋整平，并不能受到箱蓋板與裝土盒之間的擠壓，將固定箱蓋板的螺絲旋緊，注意氣壓袋在IOOkPa以上的情況下，必須旋緊至少12個(gè)螺絲。f.參數(shù)設(shè)置
將一臺(tái)常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)的拉伸端與右移動(dòng)橫梁固定，將空氣壓縮機(jī)與本機(jī)通氣管相連，設(shè)置拉伸參數(shù)，如拉伸速率和氣壓袋內(nèi)壓強(qiáng)值，并開(kāi)始測(cè)試。g.取土
拉伸至試樣破壞，關(guān)掉常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)及空氣壓縮機(jī)，打開(kāi)箱蓋板，取出試驗(yàn)箱內(nèi)土體，注意盡量減少土體進(jìn)入夾持部件內(nèi)。h.試驗(yàn)結(jié)果
取土至試樣高度，拍攝試樣破壞形態(tài)并加以分析，與其他組試驗(yàn)成果相對(duì)比驗(yàn)證試樣破壞狀態(tài)的一致性，將得到的初始試驗(yàn)結(jié)果減去系統(tǒng)標(biāo)定值即為最終試驗(yàn)結(jié)果。i.試驗(yàn)完畢
取出剩余土體，取下破壞試樣，清理本試驗(yàn)裝置，準(zhǔn)備下一組試驗(yàn)。(2). 土工合成材料土中雙側(cè)拉伸試驗(yàn) a.拆下固定桿
如果固定桿將右移動(dòng)橫梁固定，則需先拆下固定桿使得土工合成材料試樣左、右兩端可被拉動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)裝置，準(zhǔn)備開(kāi)始試驗(yàn)。b.初始拉力校核
通過(guò)不夾持土工合成材料試樣對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行標(biāo)定。c.初始狀態(tài)
調(diào)整好左、右?jiàn)A持部件之間的預(yù)定間距并暫時(shí)予以固定，可小心的向試驗(yàn)箱中填放少量土體，土體高度暫不能超過(guò)隔離套筒底部，將土工合成材料試樣置于夾具間夾緊，并蓋上
9套筒上蓋板。d.填裝土體
小心的將試樣下部用土體填滿(mǎn)壓實(shí)，保證試樣水平放置，繼續(xù)填充土體至離箱口 20mm 左右，為氣壓袋預(yù)留一定空間。e.蓋箱蓋板
注意將與蓋板一體的氣壓袋整平，并不能受到箱蓋板與裝土盒之間的擠壓，將固定箱蓋板的螺絲旋緊，注意氣壓袋在IOOkPa以上的情況下，必須旋緊至少12個(gè)螺絲。f.參數(shù)設(shè)置
將兩臺(tái)常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)的拉伸端與左、右移動(dòng)橫梁連接固定，將空氣壓縮機(jī)與本機(jī)通氣管相連，設(shè)置拉伸參數(shù)，如拉伸速率和氣壓袋內(nèi)壓強(qiáng)值，并開(kāi)始測(cè)試。g.取土
拉伸至試樣破壞，關(guān)掉常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)及空氣壓縮機(jī)，打開(kāi)箱蓋板，取出試驗(yàn)箱內(nèi)土體，注意盡量減少土體進(jìn)入夾持部件內(nèi)。h.試驗(yàn)結(jié)果
取土至試樣高度，拍攝試樣破壞形態(tài)并加以分析，與其他組試驗(yàn)成果相對(duì)比驗(yàn)證試樣破壞狀態(tài)的一致性，將得到的初始試驗(yàn)結(jié)果減去系統(tǒng)標(biāo)定值即為最終試驗(yàn)結(jié)果。i.試驗(yàn)完畢
取出剩余土體，取下破壞試樣，清理本試驗(yàn)裝置，準(zhǔn)備下一組試驗(yàn)。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)裝置，包括夾持部件(1)、隔離套筒O)、試驗(yàn)箱 (3)、主框架0)、量測(cè)設(shè)備( 和采集控制箱(6)，其特征在于所述夾持部件(1)分為左、 右兩組，分別伸入試驗(yàn)箱C3)兩側(cè)，夾持位于試驗(yàn)箱(3)中的土工合成材料試樣(8)；所述隔離套筒(2)分為左、右兩組，兩組隔離套筒(2)分別套于相應(yīng)的夾持部件(1)外，保護(hù)夾持部件(1)不與土體(7)相接觸，同時(shí)隔離套筒( 與夾持部件(1)之間也保持不相接觸； 所述試驗(yàn)箱( 為試樣( 在土體(7)中的受拉受壓狀態(tài)提供必要的試驗(yàn)環(huán)境；試驗(yàn)箱(3) 位于主框架⑷上方，主框架⑷為試驗(yàn)箱⑶提供穩(wěn)定的試驗(yàn)平臺(tái)，所述量測(cè)設(shè)備(5)精確測(cè)量拉伸荷載、拉伸位移、法向荷載；所述采集控制箱(6)放置于主框架(4)上方，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和試驗(yàn)控制的功能；所述夾持部件(1)包括上夾板(9)、下夾板(10)、螺栓(11)、夾具支撐柱(1 和夾具支撐橫梁(13)，上夾板(9)和下夾板(10)通過(guò)螺栓(11)錨固，上夾板(9)和下夾板(10)的夾口為方齒形；所述下夾板(10)通過(guò)兩個(gè)夾具支撐柱(1 與夾具支撐橫梁(1 相連；所述下夾板(10)和量測(cè)設(shè)備( 連接，通過(guò)主框架(4)實(shí)現(xiàn)拉伸位移；所述隔離套筒⑵包括筒身(14)、套筒上蓋板(15)、蓋板開(kāi)口(16)、連接片(17)、固定螺絲(18)、套筒支撐柱(19)和套筒支撐橫梁(20)，筒身(14)與套筒上蓋板(1 通過(guò)連接片(17)與固定螺絲(18)相連，套筒上蓋板(1 截面呈L形，豎向放置的一面留有蓋板開(kāi)口(16)，供試樣(8)穿過(guò)，所述筒身(14)通過(guò)兩個(gè)套筒支撐柱(19)與套筒支撐橫梁00) 相連；所述筒身(14)通過(guò)主框架(4)實(shí)現(xiàn)與夾持部件(1)相同的拉伸位移；所述試驗(yàn)箱C3)包括箱體(21)、箱體開(kāi)口(22)、上氣壓袋(23)、下氣壓袋(M)、箱蓋板(25)、螺絲( )、上通氣管(XT)和下通氣管( )，箱體底部中心與下氣壓袋04)進(jìn)氣口連接固定，箱蓋板0 中心與上氣壓袋進(jìn)氣口連接固定，箱蓋板0 通過(guò)螺絲(26)固定在箱體之上，箱體兩側(cè)留有箱體開(kāi)口0 供夾持部件(1)和隔離套筒 (2)伸入；所述上通氣管(27)、下通氣管08) —端分別與上氣壓袋(23)、下氣壓袋04)相連，另一端合為一管，與量測(cè)設(shè)備(5)和空氣壓縮機(jī)相連，借助空氣壓縮機(jī)向內(nèi)充氣；空氣壓縮機(jī)連接采集控制箱(6)，實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣量的控制；所述采集控制箱(6)連接量測(cè)設(shè)備(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于蓋板開(kāi)口(16)不得高于5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述主框架(4)包括框架平臺(tái)(四)、 左固定橫梁(30)、右固定橫梁(31)、橫梁輔助固定支架(32)、光桿(33)、左移動(dòng)橫梁(34)、 右移動(dòng)橫梁(3 和固定桿(36)，左固定橫梁(30)和右固定橫梁(31)通過(guò)橫梁輔助固定支架(3 安置在框架平臺(tái)09)上；所述光桿(3 分為四根，位于左固定橫梁(30)和右固定橫梁(31)之間，受拉固定；所述左移動(dòng)橫梁(34)和右移動(dòng)橫梁(3 連接夾持部件(1) 和隔離套筒O)，通過(guò)拉伸機(jī)可在光桿(3 上滑行移動(dòng)，且摩擦系數(shù)較?。凰龉潭U(36) 分為兩根，位于右固定橫梁(31)和右移動(dòng)橫梁(3 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述量測(cè)設(shè)備( 包括拉力傳感器(37)、位移計(jì)(38)和氣壓傳感器(39)，拉力傳感器(37)分為兩組，一組兩端分別連接下夾板(10)和左移動(dòng)橫梁(34)，另一組兩端分別連接下夾板(10)和右移動(dòng)橫梁(35)；位移計(jì)(38)分為兩組，兩組位移計(jì)(38)分別連接左移動(dòng)橫梁(34)和右移動(dòng)橫梁(35)，量測(cè)左移動(dòng)橫梁(34)、右移動(dòng)橫梁(3 的位移；氣壓傳感器(39)與上氣壓袋(23)、下氣壓袋Q4)連接管路相連，量測(cè)上氣壓袋(23)、下氣壓袋04)內(nèi)壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述采集控制箱(6)包括調(diào)壓閥 (41)、拉伸控制開(kāi)關(guān)(42)、拉伸速率控制器(43)、控制面板04)和采集卡(45)，調(diào)壓閥 (41)、拉伸控制開(kāi)關(guān)(42)、拉伸速率控制器03)和采集卡05)分別通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)GO)連接控制面板(44)，采集卡(45)分別與量測(cè)設(shè)備(5)的拉力傳感器(37)、位移計(jì)(38)和氣壓傳感器(39)連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，調(diào)壓閥Gl)通過(guò)管路連接氣壓傳感器(39)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種土工合成材料土中拉伸試驗(yàn)裝置，包括夾持部件、隔離套筒、試驗(yàn)箱、主框架、量測(cè)設(shè)備、采集控制箱，所述夾持部件可實(shí)現(xiàn)對(duì)土工合成材料的穩(wěn)定夾持，所述隔離套筒可保護(hù)夾具不與土體相接觸，所述試驗(yàn)箱為土工合成材料土中拉伸過(guò)程提供必要試驗(yàn)空間，所述主框架可供本裝置各部件穩(wěn)定的安置于其上并為試驗(yàn)的可操作性留有改進(jìn)空間，所述量測(cè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)拉伸力、拉伸位移、法向荷載的精確測(cè)量，所述采集控制箱可集成數(shù)據(jù)采集、記錄和試驗(yàn)過(guò)程控制的功能，方便試驗(yàn)操作。本發(fā)明裝置可實(shí)現(xiàn)土工合成材料在土體中的單側(cè)、雙側(cè)拉伸，用于研究土工合成材料在真實(shí)工作條件下的拉伸性能，比現(xiàn)有空氣中拉伸試驗(yàn)條件下的常規(guī)拉伸試驗(yàn)機(jī)更具實(shí)際意義，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同荷載條件下土工合成材料與土體相互作用機(jī)制的研究。
文檔編號(hào)G01N3/10GK102183414SQ201110071520
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者任非凡, 葉觀(guān)寶, 吳迪, 徐超, 李丹, 祁昌偉, 邢皓楓, 陳忠清, 高彥斌 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)