一种土工合成材料直拉试验仪制造技术

本实用新型专利技术公开一种土工合成材料直拉试验仪，包括由水平板以及支撑腿构成的工作台，还包括设置于工作台上的驱动装置、拉拔装置、位移测量装置、拉力测量装置以及数据采集器，其中，所述拉拔装置包括设置于工作台上的安装板，所述安装板上的两个长边处设置有对称的滑槽，所述滑槽上设置有条形板，所述条形板上设置有多个等间距的通孔，且所述通孔与滑槽连通，在每个通孔内均设置有滚珠，在条形板上设置有装样组件，所述装样组件的前后两端分别通过拉紧组件分别与驱动装置和拉力测量装置相连。本实用新型专利技术设计的卧式直拉试验仪科学高效，一机多用，可以很好地实现素土、水泥土和纤维加筋水泥土试样的直接拉伸试验。

【技术实现步骤摘要】
一种土工合成材料直拉试验仪
本技术属于测量仪器领域，具体涉及一种土工合成材料直拉试验仪。
技术介绍
国内针对纤维加筋素土和纤维加筋固化土开展相关研究的机构和人员很多，但能保持连贯且成系统的机构和团队主要有二个，分别是：南京大学唐朝生团队和清华大学李广信团队，此外长江科学院包承纲团队针对加筋土(不限于纤维加筋土，还包括土工合成材料加筋土)结构中筋土界面等力学机理进行了较多分析，因此下面将分为三部分来进行总结，分别是南京大学唐朝生团队研究成果、清华大学李广信团队以及其余国内研究成果。(1)南京大学唐朝生团队研究成果唐朝生团队对于纤维加筋土和纤维加筋固化土的研究最早可追溯至2005年，最新公开发表的论文为2016年，其间开展了大量的试验研究，也取得了许多非常有意义的成果。蔡奕等(2005)对不同改性填筑土的12组土样进行了一系列无侧限抗压和剪切试验，发现当团聚体平均粒径小于3.5mm时，素土、纤维土和石灰土粘聚力随粒径增大而减小，内摩擦角随粒径增大而增大，当团聚体粒径平均粒径大于3.5mm时，随粒径增大，纤维土的粘聚力和内摩擦角则变化不大。蔡奕等(2006)通过无侧限抗压强度试验、剪切试验、收缩试验和膨胀率试验对纤维加筋石灰土工程特性进行了研究，发现纤维有效减小了石灰土的膨胀性，改善了石灰土脆性破坏模式。唐朝生等(2007)研究了在纤维加筋黏土中添加一定量的砂对加筋土强度的影响，结果表明当砂掺量为干土重的4％时，纤维加筋土强度最高，过多的砂则会使土体强度降低，而在掺入纤维时通过添加适量砂可提高纤维的混合均匀性。唐朝生等(2009)通过自制的立式拉拔试验仪对素土中单根聚丙烯纤维进行了拉拔试验，设置土体含水率和干密度为变量，分析了含水率和干密度对纤维与土体间界面作用力的影响，并在一系列假设的基础上推导了纤维的临界加筋长度。Jiang等(2010)通过UCS试验研究了不同纤维掺量、长度以及土粒粒径对纤维加筋强度的影响，结果发现0.3％干土重的掺量，15mm长度规格的聚丙烯纤维加筋效果最好，土粒粒径则是处于3.5～7.5mm间时，加筋土强度最高。唐朝生和顾凯(2010)将聚丙烯纤维和水泥共同掺入软土中对其进行固化，研究了软土初始含水量、纤维掺量和纤维长度对加筋固化土强度的影响，结果表明最优含水量为55％，最右纤维长度为12mm。唐朝生等(2011)通过扫描电镜试验分别对纤维在素土、水泥土和石灰土中的形态及其加筋机理进行了对比分析，结果发现在纤维加筋素土中筋/土界面作用力主要来自纤维表面与土颗粒间相互作用，纤维加筋水泥土中界面作用以粘结力为主，纤维加筋石灰土中界面作用以摩擦力为主。(2)清华大学李广信团队研究成果该团队的成果主要集中于李广信和介玉新对纤维加筋土的理论计算方面上，李广信等(1994)提出在加筋土体中，将筋材的作用当成一个附加的压应力作用在加筋土的土骨架上，无需建立或引进任何新的本构模型，即可对加筋土体进行应力变形计算。李广信等(1995)将纤维加入粘性土作为加筋材料，测试了加筋土的抗剪强度、拉伸强度、断裂韧度等，结果表明纤维增强了土体的自愈能力。张小江等研究了聚丙烯纤维增强粘性土抵抗静动载作用下土体发生张拉裂缝的能力，结果表明纤维加筋土是一种比较理想的土坝防渗抗震填料。(3)其余国内研究成果丁金华和包承纲(1999)提出加筋有效影响范围的概念，并对其影响因素和分布规律作了初步探讨，利用加筋有效影响范围可以对加筋土结构作出优化设计。包承纲(2006)提出了一种新的综合性加筋机制，将筋材的加固机制大致分为直接加筋和间接加筋，加筋的主要作用在于增强土的整体性，使土由散体变为有一定连续性的介质。包承纲等(2014)对加筋土结构的合理设计方法提出了建议，指出最合理的方法是采用有限元分析和极限平衡分析法相结合的设计。牛向飞(2011)以公路水泥灰土基层为研究背景，重点研究了聚丙烯纤维加筋水泥灰土的路用性能，以延长路面结构的使用寿命，结果表明纤维的加筋作用增强了水泥灰土稳定砂的抗温缩与干缩性能，提高了其水稳定性，是较为理想的路用加筋材料。杨舒(2011)研究了不同长度、不同掺量的聚氯乙烯纤维加筋海口南渡江砂的工程特性，在大量三轴剪切试验基础上得到纤维加筋土的应力-应变关系曲线，并进行了Duncan-Chang和Lade-Duncan本构模型参数的计算。张金利等(2012)通过三轴实验研究了聚丙烯纤维加筋红黏土的渗透性和力学特性，结果表明聚丙烯加筋作用使红黏土渗透系数保持在低水平，当纤维掺量较低时加筋土破坏模式为鼓胀型，当纤维掺量较大时，试样轴向应变显著增大，但未产生明显破坏。对于固化土这种脆性材料，其特点就是抗压强度较高而抗拉强度不足，纤维加筋材料则可以显著提高固化土的抗拉强度，提高其塑性，因此研究纤维加筋水泥土的抗拉强度变化规律是十分必要且有意义的。规范上规定的劈裂抗拉强度存在不易操作、制样和试样过程中宜带来较多误差的缺点。
技术实现思路
本技术针对上述存在的技术问题，提出了一种土工合成材料直拉试验仪，并且可利用直拉试验仪对其土样进行试验,以研究筋土界面作用特性。本技术采用的技术方案：一种土工合成材料直拉试验仪，包括由水平板以及支撑腿构成的工作台，还包括设置于工作台上的驱动装置、拉拔装置、位移测量装置、拉力测量装置以及数据采集器；其中，所述拉拔装置包括设置于工作台上的安装板，所述安装板上的两个长边处设置有对称的滑槽，所述滑槽上设置有条形板，所述条形板上设置有多个等间距的通孔，且所述通孔与滑槽连通，在每个通孔内均设置有滚珠，在条形板上设置有装样组件，所述装样组件的前后两端分别通过拉紧组件分别与驱动装置和拉力测量装置相连；所述位移测量装置包括两个显数式位移传感器，两个显数式位移传感器均通过磁性表座分别与驱动装置和支撑腿连接，用于测量直拉试验的位移数据；所述数据采集器通过导线分别与显数式位移传感器和拉力测量装置通过导线连接，用于采集位移数据及拉力值并上传至上位机。优选的，所述装样组件包括设置于条形板上的左滑板和右滑板，所述左滑板和右滑板底部均与滚珠滑动连接，所述左滑板和右滑板上端分别设置有左卡夹和右卡夹，所述左卡夹和右卡夹的内部连通形成脊型内腔，所述脊型内腔内放置有待测试样；所述左卡夹和右卡夹的卡头分别与拉紧组件相连，所述拉紧组件包括锁紧块、固定片和双向固定螺杆，所述固定片设置有两个且分别位于卡头的两侧，两个固定片均位于锁紧块上的安装槽内且通过锁紧块两侧锁紧杆对卡头进行固定，所述双向固定螺杆一端与锁紧块上的连接头螺纹相连。优选的，所述卡头的宽度为4mm，长度为15mm，高度为50mm，在卡头的两侧壁上均设置有连续的齿型凸起，两个固定片面向卡头的一侧均设置有与连续的齿形凸起相配合的连续的齿形槽。优选的，所述卡头的宽度为8mm，长度为20mm，高度为50mm，在卡头的两侧壁上设置有外凿毛，两个固定片面向卡头的一侧设置有凿毛相配合的内凿毛。优选的，所述拉力测量装置包括固定台、力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土工合成材料直拉试验仪，包括由水平板以及支撑腿构成的工作台，其特征在于，还包括设置于工作台上的驱动装置、拉拔装置、位移测量装置、拉力测量装置以及数据采集器；/n其中，所述拉拔装置包括设置于工作台上的安装板，所述安装板上的两个长边处设置有对称的滑槽，所述滑槽上设置有条形板，所述条形板上设置有多个等间距的通孔，且所述通孔与滑槽连通，在每个通孔内均设置有滚珠，在条形板上设置有装样组件，所述装样组件的前后两端分别通过拉紧组件分别与驱动装置和拉力测量装置相连；/n所述位移测量装置包括两个显数式位移传感器，两个显数式位移传感器均通过磁性表座分别与驱动装置和支撑腿连接，用于测量直拉试验的位移数据；/n所述数据采集器通过导线分别与显数式位移传感器和拉力测量装置通过导线连接，用于采集位移数据及拉力值并上传至上位机。/n

【技术特征摘要】
1.一种土工合成材料直拉试验仪，包括由水平板以及支撑腿构成的工作台，其特征在于，还包括设置于工作台上的驱动装置、拉拔装置、位移测量装置、拉力测量装置以及数据采集器；
其中，所述拉拔装置包括设置于工作台上的安装板，所述安装板上的两个长边处设置有对称的滑槽，所述滑槽上设置有条形板，所述条形板上设置有多个等间距的通孔，且所述通孔与滑槽连通，在每个通孔内均设置有滚珠，在条形板上设置有装样组件，所述装样组件的前后两端分别通过拉紧组件分别与驱动装置和拉力测量装置相连；
所述位移测量装置包括两个显数式位移传感器，两个显数式位移传感器均通过磁性表座分别与驱动装置和支撑腿连接，用于测量直拉试验的位移数据；
所述数据采集器通过导线分别与显数式位移传感器和拉力测量装置通过导线连接，用于采集位移数据及拉力值并上传至上位机。


2.根据权利要求1所述的一种土工合成材料直拉试验仪，其特征在于，所述装样组件包括设置于条形板上的左滑板和右滑板，所述左滑板和右滑板底部均与滚珠滑动连接，所述左滑板和右滑板上端分别设置有左卡夹和右卡夹，所述左卡夹和右卡夹的内部连通形成脊型内腔，所述脊型内腔内放置有待测试样；
所述左卡夹和右卡夹的卡头分别与拉紧组件相连，所述拉紧组件包括锁紧块、固定片和双向固定螺杆，所述固定片设置有两个且分别位于卡头的两侧，两个固定片均位于锁紧块上的安装槽内且通过锁紧块两侧锁紧杆对卡头进行固定，所述双向固定螺杆一端与锁紧块上的连接头螺纹相连。


3.根据权利要求2所述的一种土工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，胡成，许巍，翁兴中，苏立海，刘杰，谭万鹏，姚志华，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61