【技术实现步骤摘要】
多功能全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面剪切特性测试方法
[0001]本专利技术涉及岩土工程和地质工程试验
，特别涉及一种多功能全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面剪切特性测试装置和方法。
技术介绍
[0002]大量废轮胎堆积不仅占用土地，还会污染自然环境，如何科学、经济、高效地对废旧轮胎进行回收利用是亟待解决的重大现实问题。同时考虑到废旧轮胎具有良好的耐久性、环向抗拉性和胎面摩阻性等特点，废旧轮胎已被应用于加固岩土边坡、挡土墙、建筑基础地基等加筋土工程中。筋
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土界面剪切力学行为是揭示加筋土工程的核心机理之一。
[0003]通常地，为最大限度发挥废旧轮胎对岩土的加固效益，废旧轮胎加筋土是将全尺寸轮胎整体埋入地下土层中。废旧轮胎
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土的相互作用界面既有水平界面(轮胎侧面，安装轮毂所在方向的上下面)，也有竖直界面(轮胎胎面，使用时与地面接触的面)，其中当轮胎埋在土里时两个水平界面占废旧轮胎
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土界面的绝大部分面积针对轮胎侧面的剪切实验研究具有重要意义。对于加筋土地基，尤其是废旧轮胎加筋土建筑地基，在多向风荷载作用下，建筑物地基与地基土是一种环状剪切，环剪过程中会引起土体与结构物接触面土体颗粒的空间排列发生改变，土体产生压缩并且影响上部结构的稳定性。然而，当前有关全尺寸废旧轮胎侧面
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岩土体环剪试验仪器非常少，此外，现行的加筋土相关技术规范(如《公路土工合成材料应用技术规范(JTG/T D32
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面剪切特性测试方法，其特征是，采用同一种测试装置进行全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面环剪试验和全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面水平方向各向异性直剪试验，所述测试装置包括用于实现竖直方向荷载加载的竖直加载机构、用于实现扭矩荷载施加的扭矩荷载施加机构、X方向水平荷载加载机构、Y方向水平荷载加载机构、齿轮扭杆、试验系统，所述试样系统包括矩形剪切盒(17)、单侧面轮胎(18)、空腔圆柱(19)、岩土体(20)、钢柱(21)和螺栓(22)，所述矩形剪切盒(17)为有底空心盒，所述矩形剪切盒(17)的底板设有若干插销孔(23)，所述单侧面轮胎(18)包括一个轮胎侧面和一个轮胎胎面，所述单侧面轮胎(18)的轮胎胎面设有若干圆孔，所述空腔圆柱(19)的侧面设有与单侧面轮胎(18)的轮胎胎面的圆孔相对应的螺孔，所述单侧面轮胎(18)和空腔圆柱(19)通过螺栓(22)穿过相应的圆孔和螺孔固定连接成整体；所述空腔圆柱(19)的上部通过钢柱与齿轮扭杆的下部连接，所述岩土体(20)盛放于矩形剪切盒(17)内部；所述齿轮扭杆的上部与竖直加载机构连接，所述齿轮扭杆的中部连接扭矩荷载施加机构；所述水平荷载加载机构的输出轴线作用在矩形剪切盒上，在两组相互垂直的水平荷载加载机构的反方向均设置有弧形挡板，所述弧形挡板均通过伸缩链杆、滚珠丝轮实现与单侧面轮胎的轮胎胎面的接触限位；测试方法的具体步骤是：一、全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面环剪试验步骤：S1，将矩形剪切盒(17)放置于水平地面上，准备一个完整的全尺寸废旧轮胎并将其中的一个侧面切除研制成单侧面轮胎(18)，准备润滑剂并将其均匀涂抹在矩形剪切盒(17)内部以及与齿轮扭杆(8)接触的部件的接触面上；S2，根据试验工况确定岩土体(20)的类型、压实度、含水率，称取过量岩土体(20)材料；S3，将空腔圆柱(19)置入单侧面轮胎(18)中，微调空腔圆柱(19)的位置保证单侧面轮胎(18)顶面的圆孔与空腔圆柱(19)侧面的螺孔对齐，采用螺栓(22)将单侧面轮胎(18)和空腔圆柱(19)连接成整体；S4，确定矩形剪切盒(17)中的岩土体(20)层数，采用分层压实方法将岩土体(20)由下至上分层填筑并夯实，每夯实一层则检测该层的密度、含水率、颗粒比重这三项指标，若每层岩土体(20)的三项指标变化在设定阈值范围内即认为矩形剪切盒(17)的岩土体(20)性质均匀，反之，则需调整后重新填筑并再次检测，在进行最后一层夯实时，需对顶层岩土体(20)进行错印满夯至顶面平整，随后用塑料布进行封装，静置24h；S5，将塑料布移除，将连接成整体的单侧面轮胎(18)和空腔圆柱(19)放置于矩形剪切盒(17)的正上方，微调位置使得单侧面轮胎(18)与岩土体(20)完整接触，并且保证单侧面轮胎(18)中心线与岩土体(20)中心线完全重叠；S6，将插销(24)插入地面的定位孔，用推车或者叉车将试样系统整体置于反力架(3)内，缓慢下放试样系统使得插销(24)的另一端插入矩形剪切盒(17)的插销孔(23)内，实现环剪试验过程中矩形剪切盒(17)保持不动；S7，钢柱与空腔圆柱同轴连接成一体，将齿轮扭杆(8)插入钢柱(21)顶部的沉槽中，启
动竖直加载机构，使竖直加载机构的下端接触齿轮扭杆(8)的顶部，采用应力控制方式施加预定上覆荷载，同时观测竖向位移H，当竖向位移H保持不变时再进行下个步骤；S8，启动扭矩荷载施加机构，扭矩荷载施加机构驱动齿轮扭杆转动，进而带动单侧面轮胎转动，采用恒定剪切速率方式或恒定功率方式施加扭力，通过齿轮扭杆(8)的转动实现全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面环剪试验，观测剪切位移L的大小，当剪切位移L达到设定环剪阈值时停止试验；S9，试验结束后先将扭力卸载，随后再将竖直加载机构施加的竖向应力卸载，取出齿轮扭杆(8)，移出试样系统，拆除单侧面轮胎(18)并清理岩土体(20)，完成全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面环剪试验；二、全尺寸轮胎侧面
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岩土体接触面X方向水平直剪试验步骤：A1，重复S1～S5；此时与X方向安装的弧形挡板相接触的单侧面轮胎的轮胎胎面区域不用螺栓连接空腔圆柱，其余区域仍采用螺栓连接；A2，将滚珠轴排(31)置于地面并保证其位于竖直加载机构的正下方，用推车或者叉车将试样系统整体置于装置中心，缓慢下放试样系统使得其坐于滚珠...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗世林，刘华亮，郭彩贇，蒋建清，雷鸣，匡希龙，张锐，彭旺虎，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：
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