一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法技术

本发明专利技术公开了一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法，包括步骤1，组合高度可调模具；具体包括步骤11、组装模具固定端、模具拉伸端和若干根滑动长条；步骤12、组装两块L弯板；步骤13、调节模具高度：根据待模拟的试样高度，确定夹板是否需要升起以及升起高度；步骤2，制备试样；步骤3，高度可调模具与底板安装；步骤4，组装单轴拉伸装置；步骤5，拉伸；步骤6，试样断裂；步骤7，绘制曲线；步骤8，进行不同试样参数时的单轴拉伸试验。本发明专利技术能够直接使用制样的模具来进行试验，通过夹板的升降配合内壁板，实现不同高度试样的拉伸试验，避免单一高度试样试验，探寻试样尺寸变化对拉伸试验的影响，且能降低摩擦的同时知道裂缝具体发生的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法
本专利技术涉及一种土工试验装置，特别是一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法。
技术介绍
土是岩石风化的产物，在力学性质上具有一定的抗剪强度、抗压强度和抗拉强度。但是在工程建筑中，土的抗拉强度基本都不被人们利用的，所以前人在研究土体强度的时候，大多忽略土体的抗拉强度。但是土体在工程中有时承受拉应力是不可回避的问题，拉应力作用常常发生在高大建筑物的周围。因此近年来，土体抗拉强度的问题越来越突出，引起了人们广泛的兴趣。测量土体抗拉强度的试验方法主要有：单轴拉伸试验、三轴拉伸试验、土梁弯曲试验、空心圆柱体试验、径向压裂试验和巴西劈裂试验等。单轴拉伸试验和三轴拉伸试验是通过对试样直接施加轴向拉力来测得抗拉强度的，属于直接拉伸试验方法；土梁弯曲试验、径向压裂试验、轴向压裂试验以及空心圆柱体试验是通过对试样施加压力或扭矩，再根据一定的假设从土样破坏时的压力或者扭矩计算出土体的抗拉强度，属于间接拉伸试验方法。车睿杰等研制的新型试验装置中，是将导轨放在活动夹具与试验底盘之间，通过导轨的滑动来保证试样的拉伸，这样具有一定的减少摩擦的作用，但是仍然会有摩擦对实验产生影响，由于是导轨对活动夹具起到限位移动的作用，所以发生偏心拉伸时，导轨边缘的摩擦会变得更大。党进谦等研制的应变控制式卧式单轴拉伸仪，试验方法操作方便，试验结果也比较明确，但是由于手轮是人工控制的，所以转速不固定，而且并不能解决试样再拉伸过程中是否会出现偏心拉伸的情况。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法，该高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法能实现对不同高度试样的拉伸试验；试样在拉伸过程中，位于试样底部的滑动长条和模具拉伸端与滑动杆为无摩擦滑动，避免偏心受拉，且通过滑动长条，能快速辨别试样断裂位置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法，包括如下步骤。步骤1，组合高度可调模具：具体组装方法，包括如下步骤。步骤11、组装模具固定端、模具拉伸端和若干根滑动长条：将模具固定端、若干根滑动长条和模具拉伸端，依次摆放，且使得底部的所有滑动凸部相对齐。接着，将涂抹有润滑油的两根滑动杆从对应侧的所有滑动凸部中依次穿过，滑动杆与每个滑动凸部之间形成万向滑动连接。步骤12、组装两块L弯板：将两块L弯板拼接在位于模具固定端和模具拉伸端之间的若干根滑动长条两侧。接着，采用弯铁和螺丝，将两块L弯板分别与模具固定端和模具拉伸端可拆卸链接。步骤13、调节模具高度：根据待模拟的试样高度，确定夹板是否需要升起以及升起高度。当需要升起夹板时，将位于模具固定端、模具拉伸端和两块L弯板中的夹板上升至设定高度h并固定。然后，选择高度为h的内壁板，安装在夹板内壁，使得内壁板的底部架设在模具固定端、模具拉伸端或L弯板的中空内壁板顶部，内壁板的顶部与高度上升后的夹板顶部相齐平。步骤2，制备试样：根据所需的含水率，计算出水和土的量，混合均匀后，充分静置，形成试样土体。接着，将试样土体以分层夯实的方式，充填在步骤1组合完成的高度可调模具的内腔中，形成哑铃形的试样。步骤3，高度可调模具与底板安装：先将副板与主板分离，将高度可调模具底部的滑动凸部放置在两个滑动槽中。连接同侧所有滑动凸部的滑动杆的一端插入滑动槽中的主板预留孔内，另一端插入副板中的副板预留孔中。最后，采用将主板和副板形成可拆卸连接。步骤4，组装单轴拉伸装置：将模具拉伸端与安装在主板上的加载器连接，将模具固定端与安装在副板上的固定板连接。接着，将两块L弯板从高度可调模具中拆除，使得位于若干根滑动长条上方的试样，形成拉伸部。步骤5，拉伸，包括如下步骤：步骤51，试样夹持：启动加载器，逐渐拉伸模具拉伸端，应力传感器实时模具拉伸端所承受的拉伸应力，并将记录的拉伸应力传输给计算机。模具拉伸端在拉伸过程中，位于模具固定端和模具拉伸端中的试样土体，由于类梯形棱柱的收缩作用，从而形成两个夹持端。步骤52，拉伸：加载器进行加载，步骤4中试样的拉伸部将沿着拉伸方向变形。与此同时，由于位于滑动长条和模具拉伸端底部的滑动凸部与滑动杆无摩擦万向滑动连接，故而，滑动长条和模具拉伸端将随着试样的拉伸部一起沿着滑动杆进行滑动。通过观察滑动长条的分离间距，能够判断试样拉伸部的变形情况。步骤6，试样断裂：加载器继续对试样进行拉伸，试样的拉伸部达到最大荷载后，将发生断裂。滑动长条中最大分离间距处，即为试样的断裂位置。步骤7，绘制曲线：电脑根据接收到的拉伸应力，绘制拉伸应力-时间曲线。步骤8，在步骤2中，将试样中含水率、掺砾量和击实度参数，逐一控制调整为不同值，重复步骤1至步骤7，进行不同试样参数时的单轴拉伸试验。步骤2中，步骤2中，将静置后的试样土体分成重量相等的n份，分别并且编号为第1份、第2份、……、第n份；将n份试样土体按顺序依次充填至哑铃型的试样腔内，采用分层击实的方法进行土体试样的充填并击实，假设所需试样的高度为H；首先填充击实在模具最底部的是第1份土体，且第1份土体的击实高度Ha大于（1/n）H，第2份土体的击实高度为Hb，则Ha＞Hb＞（1/n）H,第三份土体的击实高度为Hc，则Ha＞Hb＞Hc＞（1/n）H，以此类推，最终使得每一份土体的击实度相同；第1份土体击实完成后，采用刮刀对其表面进行刮毛处理，方便与上层土体下表面更好的结合。在步骤13中，通过将高度可调模具的总高度H分别调整至H1、H2和H3，重复步骤1至步骤7，进行不同试样高度时的单轴拉伸试验。其中，H1为高度可调模具中夹板拉伸前的总高。H2和H3为高度可调模具中夹板拉伸后的总高。H1、H2和H3分别为15cm、20cm和25cm。步骤11中，根据待模拟土体试样的长度，选择滑动长条的数量。待模拟土体试样长度越长，滑动长条数量越多，从而能够模拟不同长度的试样。在步骤12中，根据选择的所有滑动长条的总轴向宽度，选择L弯板的宽度。步骤4中，模具拉伸端与加载器之间还安装与计算机连接的位移传感器。在步骤51中，位移传感器实时监测模具拉伸端的轴向拉伸位移，并将记录的轴向拉伸位移传输给计算机。在步骤7中，计算机还根据接收到的轴向拉伸位移，绘制轴向拉伸位移-时间曲线。步骤3中，主板和副板之间通过两块固定直铁和螺丝形成可拆卸连接。本专利技术具有如下有益效果：（1）能够直接使用制样的模具来进行试验，通过螺栓及螺栓孔控制夹板的升降配合不同高度尺寸的内壁板的结构，可以对不同高度的试样进行拉伸试验，避免单一试样试验，能够探寻试样尺寸变化对拉伸试验的影响。（2）试样的拉伸采用套在杆上的环状万向球结构，在磨具底部凸起的滑动空腔内放置环形万向球，滑动球内部形成滑动孔，方便套在滑动杆上滑动运动，既减少了摩擦又避免了试样偏心受拉。（3）若干个滑动长条并排放在试样拉裂处下端起到支撑作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1，组合高度可调模具：具体组装方法，包括如下步骤：/n步骤11、组装模具固定端、模具拉伸端和若干根滑动长条：将模具固定端、若干根滑动长条/n和模具拉伸端，依次摆放，且使得底部的所有滑动凸部相对齐；接着，将涂抹有润滑油的两根滑动杆从对应侧的所有滑动凸部中依次穿过，滑动杆与每个滑动凸部之间形成万向滑动连接；/n步骤12、组装两块L弯板：将两块L弯板拼接在位于模具固定端和模具拉伸端之间的若干根滑动长条两侧；接着，采用弯铁和螺丝，将两块L弯板分别与模具固定端和模具拉伸端可拆卸链接；/n步骤13、调节模具高度：根据待模拟的试样高度，确定夹板是否需要升起以及升起高度；当需要升起夹板时，将位于模具固定端、模具拉伸端和两块L弯板中的夹板上升至设定高度h并固定；然后，选择高度为h的内壁板，安装在夹板内壁，使得内壁板的底部架设在模具固定端、模具拉伸端或L弯板的中空内壁板顶部，内壁板的顶部与高度上升后的夹板顶部相齐平；/n步骤2，制备试样：根据所需的含水率，计算出水和土的量，混合均匀后，充分静置，形成试样土体；接着，将试样土体以分层夯实的方式，充填在步骤1组合完成的高度可调模具的内腔中，形成哑铃形的试样；/n步骤3，高度可调模具与底板安装：先将副板与主板分离，将高度可调模具底部的滑动凸部放置在两个滑动槽中；连接同侧所有滑动凸部的滑动杆的一端插入滑动槽中的主板预留孔内，另一端插入副板中的副板预留孔中；最后，采用将主板和副板形成可拆卸连接；/n步骤4，组装单轴拉伸装置：将模具拉伸端与安装在主板上的加载器连接，将模具固定端与安装在副板上的固定板连接；接着，将两块L弯板从高度可调模具中拆除，使得位于若干根滑动长条上方的试样，形成拉伸部；/n步骤5，拉伸，包括如下步骤：/n步骤51，试样夹持：启动加载器，逐渐拉伸模具拉伸端，应力传感器实时模具拉伸端所承受的拉伸应力，并将记录的拉伸应力传输给计算机；模具拉伸端在拉伸过程中，位于模具固定端和模具拉伸端中的试样土体，由于类梯形棱柱的收缩作用，从而形成两个夹持端；/n步骤52，拉伸：加载器进行加载，步骤4中试样的拉伸部将沿着拉伸方向变形；与此同时，由于位于滑动长条和模具拉伸端底部的滑动凸部与滑动杆无摩擦万向滑动连接，故而，滑动长条和模具拉伸端将随着试样的拉伸部一起沿着滑动杆进行滑动；通过观察滑动长条的分离间距，能够判断试样拉伸部的变形情况；/n步骤6，试样断裂：加载器继续对试样进行拉伸，试样的拉伸部达到最大荷载后，将发生断裂；滑动长条中最大分离间距处，即为试样的断裂位置；/n步骤7，绘制曲线：电脑根据接收到的拉伸应力，绘制拉伸应力-时间曲线；/n步骤8，在步骤2中，将试样中含水率、掺砾量和击实度参数，逐一控制调整为不同值，重复步骤1至步骤7，进行不同试样参数时的单轴拉伸试验。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高度可调带滑动杆的土体单轴拉伸试验方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，组合高度可调模具：具体组装方法，包括如下步骤：
步骤11、组装模具固定端、模具拉伸端和若干根滑动长条：将模具固定端、若干根滑动长条
和模具拉伸端，依次摆放，且使得底部的所有滑动凸部相对齐；接着，将涂抹有润滑油的两根滑动杆从对应侧的所有滑动凸部中依次穿过，滑动杆与每个滑动凸部之间形成万向滑动连接；
步骤12、组装两块L弯板：将两块L弯板拼接在位于模具固定端和模具拉伸端之间的若干根滑动长条两侧；接着，采用弯铁和螺丝，将两块L弯板分别与模具固定端和模具拉伸端可拆卸链接；
步骤13、调节模具高度：根据待模拟的试样高度，确定夹板是否需要升起以及升起高度；当需要升起夹板时，将位于模具固定端、模具拉伸端和两块L弯板中的夹板上升至设定高度h并固定；然后，选择高度为h的内壁板，安装在夹板内壁，使得内壁板的底部架设在模具固定端、模具拉伸端或L弯板的中空内壁板顶部，内壁板的顶部与高度上升后的夹板顶部相齐平；
步骤2，制备试样：根据所需的含水率，计算出水和土的量，混合均匀后，充分静置，形成试样土体；接着，将试样土体以分层夯实的方式，充填在步骤1组合完成的高度可调模具的内腔中，形成哑铃形的试样；
步骤3，高度可调模具与底板安装：先将副板与主板分离，将高度可调模具底部的滑动凸部放置在两个滑动槽中；连接同侧所有滑动凸部的滑动杆的一端插入滑动槽中的主板预留孔内，另一端插入副板中的副板预留孔中；最后，采用将主板和副板形成可拆卸连接；
步骤4，组装单轴拉伸装置：将模具拉伸端与安装在主板上的加载器连接，将模具固定端与安装在副板上的固定板连接；接着，将两块L弯板从高度可调模具中拆除，使得位于若干根滑动长条上方的试样，形成拉伸部；
步骤5，拉伸，包括如下步骤：
步骤51，试样夹持：启动加载器，逐渐拉伸模具拉伸端，应力传感器实时模具拉伸端所承受的拉伸应力，并将记录的拉伸应力传输给计算机；模具拉伸端在拉伸过程中，位于模具固定端和模具拉伸端中的试样土体，由于类梯形棱柱的收缩作用，从而形成两个夹持端；
步骤52，拉伸：加载器进行加载，步骤4中试样的拉伸部将沿着拉伸方向变形；与此同时，由于位于滑动长条和模具拉伸端底部的滑动凸部与滑动杆无摩擦万向滑动连接，故而，滑动长条和模具拉伸端将随着试样的拉伸部一起沿着滑动杆进行滑动；通过观察滑动长条的分离间距，能够判断试样拉伸部的变形情况；
步骤6，试样断裂：加载器继续对试样进行拉伸，试样的拉伸部达...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙一清，沈振中，张宏伟，贺岩，吴美子，江兆强，王鹏飞，林杰，吴健，蒯鹏程，邹恒，陈天浩，李凡，朱以勒，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32