一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置，涉及边滑坡、地面塌陷、地面沉降等地质灾害形成的土体裂缝参数测试领域，包括光滑面板、滑动支座以及测量尺，滑动支座设置有两个且均滑动连接在光滑面板上，测量尺设置在滑动支座一侧的光滑面板上，滑动支座的顶部均镶嵌有钢珠，本实用新型专利技术专利基于土梁在自重作用易断裂的特点，将土梁平置于两滑动支座之上，通过缓慢改变滑动支座之间的距离，不断调整土梁内应力，利用土体自重致使土梁开裂扩展，无需施加外力，记录裂缝初始扩展长度即可确定出土体断裂韧度参数，该方法操作简单，装置简易，测量精度较高，能满足工程土体断裂参数精度需求。土体断裂参数精度需求。土体断裂参数精度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置


[0001]本技术涉及滑坡、地面塌陷、地面沉降等地质灾害形成的土体裂缝参数测试领域，尤其涉及一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置。

技术介绍

[0002]我国山地丘陵占国土总面积2/3以上，随着我国大型工程项目的建立和山区城镇建设高速发展，边滑坡、地面塌陷、地面沉降等地质灾害数量日益增多，地质灾情愈发严重，地质安全问题则日益凸显。由边滑坡、地面塌陷以及地面沉降形成的地裂缝是目前常见的伴生地质灾害，具有数量多、覆盖面积广、贯穿深度大、裂缝延伸长、裂缝宽度大等特点。如2001年，重庆市巫山县发生塔坪滑坡灾情，体积达数百万立方，一旦滑塌，将严重影响长江航道，滑坡范围内产生明显的四条张拉和剪切裂缝，裂缝长10～22m，宽1～5m，深度达0.2m；2009年，重庆市云阳县凉水井滑坡，滑坡边界裂缝已全部贯通，延伸至长江，裂缝宽5～30cm，局部超过1.0m，下错高度10～45cm，局部超过1.5m；2010年，湖南宁乡多处发生地面塌陷，最大直径达80余米；2012年1月至2月24日，位于洞庭湖区湖南省益阳市岳家桥镇发生大面积岩溶塌陷地质灾害，上千当地村民的生成和生活受到影响；2006年8月31日，河北省隆尧县西店子村因地下水过量开采出现多条地裂缝，最长达2.5公里，横跨2个镇3个村，造成部分农田和住宅不同程度的破坏；2010年7月4日，山西省运城市稷山县稷峰镇管村发现一条地裂缝，裂缝长约200米，宽不等，最宽处约2米，最窄处约10厘米，数米深。这些地裂缝穿越城镇居民、厂矿、农田，横切道路、铁路、地下管道和隧道等，造成大量建筑物破损、农田毁坏、道路变形、管道破裂等，严重影响了人民生活、厂矿生产和安全。每年因地裂缝灾害造成的经济损失达数亿元之多，因此，土体裂缝的形成机制研究及有效防治显得尤为重要。
[0003]目前，土体裂缝按成因可分为构造裂缝、非构造裂缝和混合成因裂缝三类，体现了土体裂缝的宏观因素，但现在越来越多的学者开始从宏观机制向微观机理转化，研究土体受力特性和参数研究，其中最重要的即是断裂力学机制，断裂力学从微观角度可有效解释土体开裂、扩展以及开口程度、深度估算等科学问题，有效评价地裂缝发展情况。因此，能有效表征土体性能的断裂韧度KIC的参数测试问题是分析土体裂缝形成的重要环节。目前，材料断裂韧度KIC的测试方法常用标准三点弯曲试验，三点弯矩试验针对于钢筋、混凝土、岩石等脆性材料，但针对松散介质如土体，首先是制梁有难度，其次，试验过程中土梁易于在梁自重作用下发生断裂破坏，而在紧凑拉伸试验中，由于试样施力点处局部强度不够，可能出现施力点的破坏先于试样断裂破坏的情况，因此本技术提出一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提出一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种基于土体自重测定松
散土体断裂韧度的实验装置，包括光滑面板、滑动支座以及测量尺，所述滑动支座设置有两个且均滑动连接在光滑面板上，所述测量尺设置在滑动支座一侧的光滑面板上，所述滑动支座的顶部均镶嵌有钢珠，所述滑动支座上设置有土梁。
[0006]作为一种优选的实施方式，所述滑动支座由单块钢板以及镶嵌在其上的钢珠组成，单块钢板的长度为150mm。
[0007]作为一种优选的实施方式，所述测量尺测量量程为300毫米，测量精度为0.1毫米。
[0008]作为一种优选的实施方式，所述土梁是由尺寸为a
×
b
×
h＝210mm
×
100mm
×
30mm的模具盒制作而成，模具盒由五块钢板相互嵌固拼装而成，钢板之间通过螺栓固定连接。
[0009]与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于，
[0010]本技术专利基于土梁在自重作用易断裂的特点，将土梁平置于两滑动支座之上，通过缓慢改变滑动支座之间的距离，不断调整土梁内应力，利用土体自重致使土梁开裂扩展，无需施加外力，记录裂缝初始扩展长度即可确定出土体断裂韧度参数，该方法操作简单，装置简易，测量精度较高，能满足工程土体断裂参数精度需求。
附图说明
[0011]图1为本技术提出一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置的立体图。
[0012]图例说明：
[0013]1、光滑面板；2、土梁；3、滑动支座；4、测量尺；5、钢珠。
具体实施方式
[0014]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0015]如图1所示，本技术提供一种技术方案：一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置，包括光滑面板1、滑动支座3以及测量尺4，滑动支座3设置有两个且均滑动连接在光滑面板1上，测量尺4设置在滑动支座3一侧的光滑面板1上，滑动支座3的顶部均镶嵌有钢珠5，滑动支座3上设置有土梁2。
[0016]其中，滑动支座3由单块钢板以及镶嵌在其上的钢珠5组成，单块钢板的长度为150mm。
[0017]其中，测量尺4测量量程为300毫米，测量精度为0.1毫米。
[0018]其中，土梁2是由尺寸为a
×
b
×
h＝210mm
×
100mm
×
30mm的模具盒制作而成，模具盒由五块钢板相互嵌固拼装而成，钢板之间通过螺栓固定连接。
[0019]工作原理：针对具体的粘土或碎石土，现场取样根据模具盒制作土梁2，在土梁2和滑动接触面之间放置牛皮纸以及钢珠5与光滑面之间应擦润滑油，防止移动过程因摩擦较大导致土梁2开裂，量测土梁2实际尺寸长度a、宽度b、厚度c，在成型的土梁2上利用刀片在土梁2中间预制5毫米的裂纹，土梁2和滑动接触面之间放置牛皮纸以及滑动滚珠与光滑面之间应擦润滑油，将土梁2完全置于梁滑动板上(即两滑动支座间的初始距离为0)，缓慢双
向移动滑动支座并观察土梁2底部变形及裂缝情况，当土梁2出现底部裂缝扩展时即停止试验，测量支座间距S，及支撑土梁2的滚珠排数n，按照上述操作过程做第二组、第三组试验，并测量相应的参数，试验数据处理，将各组试验数据带入公式5计算该组KIC，取三组平均值得该土梁KIC；
[0020]其中，土梁2初始开裂时裂缝处应力σmax计算方法：
[0021]试验开始时土梁2完全置于梁滑动板上(即两滑动支座间的初始距离为0)，考虑土梁2自重荷载为均布竖向荷载q,根据本测试装置的受力特点，q为竖向均布荷载，s为土梁2断裂时两滑动支座的距离，l为滑动支座中各滚珠间的距离，e为滑动支座中边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置，包括光滑面板(1)、滑动支座(3)以及测量尺(4)，其特征在于，所述滑动支座(3)设置有两个且均滑动连接在光滑面板(1)上，所述测量尺(4)设置在滑动支座(3)一侧的光滑面板(1)上，所述滑动支座(3)的顶部均镶嵌有钢珠(5)，所述滑动支座(3)上设置有土梁(2)。2.根据权利要求1所述的一种基于土体自重测定松散土体断裂韧度的实验装置，其特征在于：所述滑动支座(3)由单块钢板以及镶嵌在其上的钢珠(5)组成，单块钢板的长度为150mm。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：秦鑫，
申请(专利权)人：四川省坝导水利科技有限公司，
类型：新型
国别省市：