一种岩土体抗拉检测器及其检测方法技术

一种岩土体抗拉检测器，该检测器包括检测组件和环境模拟组件；所述检测组件包括支撑台、竖直设于所述支撑台一端的高度调节件、所述支撑台上侧水平设置的岩土体抗拉检测机构；所述环境模拟组件包括水平固定设置在所述支撑台一端的高度调节件上的雨水喷淋机构和温度控制机构。本发明专利技术可开展不同淋雨强度下原状土或重塑土待测土样的轴向抗拉试验，同时以滚动摩擦代替了传统的滑动摩擦的方式减小摩擦力对岩土体抗拉试验的影响，确保了待测土样受拉特性检测的准确性。

A rock and soil tension detector and its detection method

A geotechnical tensile detector includes a detection component and an environmental simulation component; the detection component comprises a support platform, a height adjuster vertically arranged at one end of the support platform, a geotechnical tensile detection mechanism horizontally arranged on the upper side of the support platform; and the environmental simulation component comprises a horizontal fixed position. The rainwater spray mechanism and the temperature control mechanism on the height adjusting part at one end of the supporting platform are described. The invention can carry out the axial tensile test of undisturbed soil or remolded soil samples under different rainfall intensity, and reduce the influence of friction on the tensile test of rock and soil by rolling friction instead of traditional sliding friction, thus ensuring the accuracy of testing the tensile properties of soil samples to be measured.

【技术实现步骤摘要】
一种岩土体抗拉检测器及其检测方法
：本专利技术涉及输电线路地基基础
，特别是涉及一种岩土体抗拉检测器及其检测方法。
技术介绍
：针对可塑及以上的细粒土，当承受轴向拉伸作用时，土体自身可承受一定大小的拉力，该拉力为土体的抗拉强度。输电线路地基基础体系中，承受上拔荷载作用的杆塔基础临近失效时，其周围土体主要以受拉状态存在，因此准确获取土体的抗拉强度对揭示输电线路杆塔地基基础真实的破坏模式具有重要意义。岩土体的抗拉强度是岩土体中骨架颗粒键微观结合力的宏观表现，研究表明某些特殊土(红粘土，黄土)的微观结合力的本质是岩土体中胶结物与黏土矿物之间形成了化学键，该化学键分为亲水和厌水，对于亲水性的化学键，遇水作用后，化学键易与水中的H-或OH-发生反应，化学键被破坏或加强，微观结合力发生变化；对于厌水性，水仅对岩土体产生软化作用，改变其宏观力学强度。针对岩土体的抗拉强度测试一般有直接法和间接法两种，这两种方法均是在岩土体天然含水率条件下或饱和后测定抗拉强度。自然界中的岩土体处在不同的水环境条件下，而岩土体强度的劣化是一个随着水分的浸入而动态演化的过程，该过程包括具有时间效应的水和矿物之间的化学作用、渗透作用以及水化作用。
技术实现思路
：为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供了一种可模拟淋雨状态下的岩土体抗拉试验器及方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了下述技术方案：一种岩土体抗拉检测器，所述检测器包括：检测组件和环境模拟组件；所述检测组件包括：支撑台、竖直设于所述支撑台一端的高度调节件、所述支撑台上侧水平设置的岩土体抗拉检测机构；所述环境模拟组件包括：水平设置在所述支撑台一端的高度调节件上的雨水喷淋机构。优选的，所述岩土体抗拉检测机构包括：支撑台上水平设置的滑道、设置在高度调节件上的固定夹具、与所述固定夹具同轴的活动夹具和所述活动夹具下侧设有与所述滑道匹配的滑轮。优选的，所述固定夹具和活动夹具分别设有用于测定所述夹具夹持所述土体试块过程中压力的压力传感器，所述活动夹具外侧设有千分表和拉力计；所述拉力计设有配重件。优选的，所述固定夹具与活动夹具间的水平距离与所述土体试块的长度相匹配。优选的，所述环境模拟组件包括：用于对雨水喷淋机构的水温进行调节的温度控制机构。优选的，所述高度调节件包括：竖直主杆和设于所述竖直主杆上所述高度调节支架，固定高度调节支架高度的固定件；所述雨水喷淋机构中的雨水喷淋器水平设置在高度调节支架上的所述抗拉检测机构的上方。优选的，所述雨水喷淋机构包括：与所述高度调节支架水平固定连接的过水顶板、设置于过水顶板下侧的喷淋器、与过水顶板连接的进水管以及进水装置。优选的，所述过水顶板为10cm厚的布满有孔的中空结构板。优选的，所述进水装置包括可调节流速的抽水泵或者带一定高差的供水装置。一种用于如权利要求1所述岩土体抗拉检测器的测试方法，包括以下步骤：步骤1：将待测样件制作与夹具大小相匹配的尺寸；步骤2：将固定夹具、活动夹具的上下两部分分别固定土体试块的两端，活动夹具一端通过刚性挂钩与拉力计连接；步骤3：打开进水装置使过水顶板匀速淋雨，同时逐渐增加配重的重量给活动夹具施加拉力，记录测试土样被拉断时拉力计最终读数及测试岩土拉伸变形数据；步骤4：根据记录的数据及下式计算待测土样断面应力、应变：待测土样断面应力：σ＝FN/S待测土样断面应变：ε＝△L/L0式中：σ：断面处的最大拉应力，即单轴抗拉强度；FN：最大拉力，待测土样断裂时的拉力；S：待测土样的断面面积；ε：与最大拉应力相对应的应变；△L：与最大拉力对应的位移；L0：待测土样的有效长度。优选的，所述待测样包括可塑及以上细粒原状土。优选的，所述细粒原状土包括钙氧化物胶结的细粒土、铁氧化物胶结的细粒土或盐分胶结的细粒土。优选的，所述待测土样中间细部土样为待测的标准试样；所述标准试样的直径d＝50mm、长度l＝100mm。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术的岩土体抗拉试验器,一方面可以开展天然状态下原状土或重塑土待测土样的轴抗拉试验，同时也可以开展不同淋雨强度下原状土或重塑土待测土样的轴向抗拉试验，通过实时记录待测土样的变形和拉力值，可获得待测土样在轴向拉伸应力状态下的应力-应变本构关系曲线，从而获得岩土体的抗拉强度。(2)本专利技术在已有岩土体拉伸试验装置的基础上，通过在试验台上设置滑道，在活动夹具底部设置滚轮，以滚动摩擦代替了传统的滑动摩擦的方式减小了摩擦力对岩土体抗拉试验的影响，确保了待测土样受拉特性检测的准确性。附图说明：图1为本专利技术的一种可模拟淋雨状态下的岩土体抗拉试验器的结构示意图；图2为试样示意图；其中：支撑台1、高度调节件2、竖直主杆2-1、高度调节支架2-2、固定螺丝2-3、滑道3、固定夹具4、活动夹具5、千分表6、拉力计7、配重8、滑轮9、待测土样10、过水顶板11、水管12、进水装置13、螺栓14、喷淋装置15、温度控制机构16。具体实施方式：为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。如图1所示，为本专利技术提供的岩土体抗拉试验器的结构示意图。本专利技术的岩土体抗拉检测器，所述检测器包括检测组件和环境模拟组件；所述检测组件包括支撑台1、竖直设于所述支撑台一端的高度调节件2、所述支撑台上侧水平设置的抗拉检测机构；所述环境模拟组件包括雨水喷淋机构和温度控制机构16，所述雨水喷淋机构水平固定设置在所述支撑台一端的高度调节件2上。高度调节件2包括竖直主杆2-1、高度调节支架2-2、所述高度调节支架套接在竖直主杆内与竖直主杆垂直滑动连接，在竖直主杆上设有用于固定高度调节支架位置的固定螺丝2-3，所述雨水喷淋机构水平固定设置在高度调节支架2-2上，所述检测组件的一端与竖直主杆2-1固定连接。抗拉检测机构包括支撑台上方水平设置的滑道3、与固定板滑动连接的固定夹具4、设置于支撑台滑道上的活动夹具5、设置于活动夹具上的千分表6、拉力计7和与拉力计7相连的配重8。活动夹具4通过底部设置的滑轮9在滑道3内沿待测土样拉伸方向滑动，滑轮9内设置滑轮制动机构，能够控制滑轮的制动；活动夹具一端与待测土样的端头柔性接触，另一端设置有与拉力计7一端的挂钩连接的刚性挂钩。固定夹具4和活动夹具5合拢时的空洞尺寸大于待测土样的尺寸小于待测土样端部扩大头的尺寸，目的在于夹具合拢时的接触力对试样不会产生外力作用，仅仅起到固定试样的作用，避免试样从与扩大端的变截面处发生破坏。固定夹具4和活动夹具5用有机玻璃材料制成，两夹具上下两部分通过螺栓连接，可自由装卸，用于固定待测土样。配重8包括砝码或者标准重量的沙袋。雨水喷淋机构包括与高度调节支架水平固定连接的过水顶板11、设置于过水顶板下的喷淋装置15，与过水顶板连接的水管12以及进水装置13。过水顶板11位于待测土样的正上方。过水顶板11为厚度10cm的布满小孔的中空结构。进水装置13包括可调节流速的抽水泵或者带一定高差的供水装置。待测土样10为两头粗、中间细的“哑铃状”，这样设计的目的是通过增加截面积来提高端部土样的强度，来保证待测土样10在中部拉断，从而真实反映柱状待测土样10的抗拉强度，同时消除了夹具与土样之间的应力损耗，消除了人工胶结，提高了试验可靠度。一种基于该装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述检测器包括：检测组件和环境模拟组件；所述检测组件包括：支撑台、竖直设于所述支撑台一端的高度调节件和所述支撑台上侧水平设置的岩土体抗拉检测机构；所述环境模拟组件包括：水平设置在所述支撑台一端的高度调节件上的雨水喷淋机构。

【技术特征摘要】
1.一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述检测器包括：检测组件和环境模拟组件；所述检测组件包括：支撑台、竖直设于所述支撑台一端的高度调节件和所述支撑台上侧水平设置的岩土体抗拉检测机构；所述环境模拟组件包括：水平设置在所述支撑台一端的高度调节件上的雨水喷淋机构。2.如权利要求1所述的一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述岩土体抗拉检测机构包括：支撑台上水平设置的滑道、设置在高度调节件上的固定夹具、与所述固定夹具同轴的活动夹具和所述活动夹具下侧设有与所述滑道匹配的滑轮。3.如权利要求2所述的一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述固定夹具和活动夹具分别设有用于测定所述夹具夹持所述土体试块过程中压力的压力传感器，所述活动夹具外侧设有千分表和拉力计；所述拉力计设有配重件。4.如权利要求2所述的一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述固定夹具与活动夹具间的水平距离与所述土体试块的长度相匹配。5.如权利要求1所述的一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述高度调节件包括：竖直主杆和设于所述竖直主杆上所述高度调节支架，固定高度调节支架高度的固定件；所述雨水喷淋机构中的雨水喷淋器水平设置在高度调节支架上的所述抗拉检测机构的上方。6.如权利要求5所述的一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述雨水喷淋机构包括：与所述高度调节支架水平固定连接的过水顶板、设置于过水顶板下侧的喷淋器、与过水顶板连接的进水管以及进水装置。7.如权利要求1、5或6所述的一种岩土体抗拉检测器，其特征在于，所述环境模拟组件包括：用于对雨水喷淋机构的水温进行调节的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔强，杨文智，丁士君，陈培，满银，郑卫锋，吉晔，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11