一种高低温直剪拉拔摩擦仪及其实验方法技术

本发明专利技术涉及一种高低温直剪拉拔摩擦仪及其实验方法，包括：高低温系统、竖向加载系统、土体剪切盒体、水平剪切系统、实验动平台、实验台和电脑控制系统；本装置包括了实验平台，和实验所需要的高低温系统，高低温系统用于控制实验条件，土体剪切盒体用于装载实验样本，竖向加载系统、水平剪切系统和实验动平台的运动由电脑控制系统控制，完成实验动作，电脑控制系统同时提供实验结果和数据，本装置用于研究高低温条件下筋土界面摩擦特性的直剪试验和拉拔试验对极端高低温环境下土工合成材料的特性数据。特性数据。特性数据。

【技术实现步骤摘要】
一种高低温直剪拉拔摩擦仪及其实验方法


[0001]本专利技术涉及一种高低温条件下测定不同种类土与土工合成材料的筋土界面摩擦特性的实验设备，尤其用于高低温极端条件下直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验仪器，具体涉及一种高低温直剪拉拔摩擦仪及其实验方法。

技术介绍

[0002]土工合成材料具有强度高、适用性广、低成本和施工简便等优点，目前广泛应用，土工合成材料已经广泛用于，土工合成材料应用在加筋土工程中，土工合成材料与填土界面的作用特征指标是加筋土工程最关键的技术指标，土工合成材料与填土的筋土界面作用特征直接决定了加筋土工程的内部稳定性，加筋土工程中常用直剪试验和拉拔试验研究填料与土工合成材料的界面作用特征。
[0003]高寒地区加筋土工程必然面对土工合成材料受到高低温的影响和土体填料冻融影响而产生的筋土界面特性的改变，因为土工合成材料为高分子合成材料，随着高低温度变化的影响，土工合成材料会产生老化现象，从而改变其筋土界面特性，土工合成材料和土体填料在极端温度条件下的特性都会发生改变，所以研究高低温极端环境下筋土界面特性的变化，土工合成材料和土体填料在低温到高温和高温到低温的连续温度范围内耦合作用影响下的筋土界面特性变化情况，目前，没有具体的实验器材可以研究高低温条件下筋土界面摩擦特性的直剪试验和拉拔试验对极端高低温环境下土工合成材料的特性数据。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高低温直剪拉拔摩擦仪及其试验方法，用于研究高低温条件下筋土界面摩擦特性的直剪试验和拉拔试验对极端高低温环境下土工合成材料的特性数据。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种高低温直剪拉拔摩擦仪，包括：高低温系统、竖向加载系统、土体剪切盒体、水平剪切系统、实验动平台、实验台和电脑控制系统；高低温系统包括有高低温箱体，高低温箱体安装在实验台上，且高低温箱体内部布设为第一空间和第二空间，第一空间叠设有电气控制加热系统和电气控制制冷系统；竖向加载系统固定安装在实实验台上，且设置于高低温箱体的第二空间内部；土体剪切盒体设置在高低温箱体第二空间内部，且安装于竖向加载系统与实验台之间，用于装接实验样本；水平剪切系统安装在实验台上，实验动平台的竖向位置设置在水平剪切系统和实验台之间，且位于高低温箱体第二空间内部；电脑控制系统与实验台之间通过电路连接。
[0007]本装置包括了实验平台，和实验所需要的高低温系统，高低温系统用于控制实验条件，土体剪切盒体用于装载实验样本，竖向加载系统、水平剪切系统和实验动平台的运动由电脑控制系统控制，完成实验动作，电脑控制系统同时提供实验结果和数据，本装置用于研究高低温条件下筋土界面摩擦特性的直剪试验和拉拔试验对极端高低温环境下土工合
成材料的特性数据。具体的温度条件是指：所开展试验不同，需要达到的温度值就是不一样的。所以我们补充的条件就是试验方案预设的试验温度，试验方案设计时会根据所开展试验的具体内容设置一个试验温度。一般是
‑
20℃到50℃左右。
[0008]进一步地，竖向加载系统的框架体系可以在竖向加载滚珠丝杠上滑动，从而移动连接在框架体系上的部件，该竖向加载系统包括：框架体系、竖向加载滚珠丝杠、竖向加载伺服电机、竖向加载框架体系、固定套盒和调距系统；框架体系固定安装在实验台上，竖向加载滚珠丝杠安装在框架体系内部且垂直于实验台设置，竖向加载框架体系通过设置滚珠丝杠滑块与竖向加载滚珠丝杠连接，滚珠丝杠滑块可在竖向加载滚珠丝杠上滑动；竖向加载框架体系通过调距系统连接固定套盒；竖向加载伺服电机固定安装在实验台内部，竖向加载滚珠丝杠端部固定连接于竖向加载伺服电机驱动部分。
[0009]进一步地，框架系统用于连接装置的其他部件，这样设置框架系统主要是保证整个系统的稳定性，框架体系包括框架柱、框架横梁和框架纵梁；各个框架柱之间相互平行，且框架柱与实验台的台面之间垂直设置，框架横梁横向连接相邻两根框架柱，框架纵梁纵向连接相邻两根框架柱，框架柱、与框架横梁以及框架纵梁均垂直连接。
[0010]进一步地，竖向加载滚珠丝杠贯穿实验台表面，且竖向加载滚珠丝杠与高低温箱体连接处设置有竖向加载滚珠丝杠穿箱密封装置。
[0011]进一步地，竖向加载框架体系包括龙门侧横梁、龙门侧纵梁、龙门中纵梁和龙门中横梁，龙门侧横梁平行于框架横梁设置、龙门侧纵梁平行于框架纵梁设置，龙门侧横梁与龙门侧纵梁通过滚珠丝杠滑块连接；龙门中横梁设置平行于龙门侧横梁设置且连接两根龙门侧纵梁，龙门中纵梁垂直于龙门中横梁且连接两根龙门侧横梁。
[0012]进一步地，固定套盒上的固定板限位杆用于限制土体剪切盒体的位置，固定套盒包括固定套盒固定板和固定套盒固定侧板，固定套盒固定侧板设置在固定套盒固定板的相对两侧边，且固定套盒固定板远离竖向加载框架体系的一侧设置有固定套盒固定板限位杆；
[0013]调距系统用于调节固定套盒的位置，从而调节固定板限位杆的位置，调距系统包括液压调距装置、竖向加载盖板和竖向加载压力传感器，调距系统设置在固定套盒内部，液压调距装置一端连接于竖向加载框架体系，液压调距装置一端的另一端通过设置液压调距装置液压杆连接竖向加载盖板，液压调距装置液压杆与竖向加载盖板连接处设置有竖向加载压力传感器，竖向加载盖板与固定套盒连接。
[0014]进一步地，土体剪切盒体包括剪切上盒和剪切下盒，剪切下盒放置在实验动平台上，剪切上盒设置在剪切下盒上靠近固定套盒的位置。
[0015]进一步地，剪切上盒底板的相对两侧设置有剪切上盒侧板，另外两侧设置有剪切上盒固定板，剪切上盒固定板设置有上下贯穿的剪切上盒限位孔口；剪切下盒相对两侧设置有剪切下盒固定板，剪切下盒固定板设置有上下贯穿的剪切下盒限位孔口，剪切下盒的底部设置有剪切下盒滑轮，剪切下盒滑轮通过设置剪切下盒滑轮固定杆固定在剪切下盒下侧；剪切上盒限位孔口和剪切下盒限位孔口的位置与固定套盒固定板限位杆对应设置，剪切下盒限位孔口与剪切上盒限位孔口的尺寸相同且均可容纳固定套盒固定板限位杆。
[0016]进一步地，水平剪切系统用于完成剪切实验，水平剪切系统包括水平剪切驱动装置、水平剪切滚珠丝杠、水平剪切夹具和水平剪切测力传感器；
[0017]水平剪切驱动装置固定安装实验台上且靠近高低温箱体的外侧，水平剪切滚珠丝杠设置一端连接在水平剪切驱动装置上，另一端贯穿到高低温箱体内部，水平剪切夹具连接在水平剪切滚珠丝杠上在高低温箱体内部的一端，水平剪切夹具与水平剪切滚珠丝杠的连接处设置有水平剪切测力传感器。
[0018]进一步地，水平剪切夹具包括拉拔动夹板、拉拔定夹板、拉拔紧固螺杆和连接板，连接板固定连接水平剪切滚珠丝杠的端部，拉拔定夹板垂直于连接在连接板上，拉拔动夹板通过拉拔紧固螺杆与拉拔定夹板相互固定，且拉拔动夹板与拉拔定夹板之间互相平行。
[0019]进一步地，实验动平台包括滑动平台和直剪动平台，直剪动平台上设置有导轨，滑动平台通过连接导轨上设置的导轨滑块连接于直剪动平台，滑动平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，包括：高低温系统(1)、竖向加载系统(2)、土体剪切盒体(3)、水平剪切系统(4)、实验动平台(5)和实验台(6)；所述高低温系统(1)包括有高低温箱体(11)，所述高低温箱体(11)安装在实验台(6)上，且高低温箱体(11)内部布设为第一空间和第二空间，所述第一空间叠设有电气控制加热系统(14)和电气控制制冷系统(15)；所述竖向加载系统(2)固定安装在所述实验台(6)上，且设置于所述高低温箱体(11)的第二空间内部；所述土体剪切盒体(3)安装在实验台(6)上，且设置于竖向加载系统(2)下部，用于装接实验样本；所述水平剪切系统(4)安装在实验台(6)上，且连接于高低温箱体(11)上，所述实验动平台(5)设置在水平剪切系统(4)和实验台(6)之间，且位于高低温箱体(11)第二空间内部。2.根据权利要求1所述的一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，所述竖向加载系统(2)包括：框架体系(21)、竖向加载滚珠丝杠(22)、竖向加载伺服电机(24)、竖向加载框架体系(25)、固定套盒(26)和调距系统(27)；框架体系(21)固定安装在实验台(6)上，竖向加载滚珠丝杠(22)安装在框架体系(21)内部且垂直于实验台(6)设置，竖向加载框架体系(25)通过设置滚珠丝杠滑块(253)与竖向加载滚珠丝杠(22)连接，滚珠丝杠滑块(253)可在竖向加载滚珠丝杠(22)上竖向运动；竖向加载框架体系(25)通过调距系统(27)连接固定套盒(26)；所述竖向加载伺服电机(24)固定安装在实验台(6)内部，所述竖向加载滚珠丝杠(22)端部固定连接于竖向加载伺服电机(24)动力输出轴。3.根据权利要求2所述的一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，所述框架体系(21)由多根框架柱(211)、多根框架横梁(212)和多根框架纵梁(213)连接形成立方体框架结构；各个所述框架柱(211)之间相互平行，且框架柱(211)与实验台(6)的台面之间垂直设置。4.根据权利要求2所述的一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，竖向加载滚珠丝杠(22)贯穿实验台(6)表面，且竖向加载滚珠丝杠(22)与高低温箱体(11)连接处设置有竖向加载滚珠丝杠穿箱密封装置(23)。5.根据权利要求4所述的一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，竖向加载框架体系(25)由龙门侧横梁(251)、龙门侧纵梁(252)相互连接形成方形框架，所述龙门侧横梁(251)与龙门侧纵梁(252)的连接处设有滚珠丝杠滑块(253)。6.根据权利要求2所述的一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，所述固定套盒(26)呈底部敞口的立方体结构，包括固定套盒固定板(261)和固定套盒固定侧板(262)，固定套盒固定侧板(262)设置在固定套盒固定板(261)的相对两侧边，且固定套盒固定板(261)远离竖向加载框架体系(25)的一侧设置有固定套盒固定板限位杆(2611)；所述调距系统(27)包括液压调距装置(271)、竖向加载盖板(273)和竖向加载压力传感器(272)，调距系统(27)设置在固定套盒(26)内部，所述液压调距装置(271)一端连接于竖向加载框架体系(25)，所述液压调距装置(271)的另一端通过设置液压调距装置液压杆(2711)连接竖向加载盖板(273)，液压调距装置液压杆(2711)与竖向加载盖板(273)连接处
设置有竖向加载压力传感器(272)，竖向加载盖板(273)设置在固定套盒(26)内部。7.根据权利要求6所述的一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，所述土体剪切盒体(3)包括剪切上盒(31)和剪切下盒(32)，所述剪切下盒(32)放置在实验动平台(5)上，剪切上盒(31)设置在剪切下盒(32)上靠近固定套盒(26)的位置。8.根据权利要求7所述的一种高低温直剪拉拔摩擦仪，其特征在于，所述剪切上盒(31)设置为一个具有底板和侧板的方盒，底板的相对两侧设置有剪切上盒侧板(311)，另外相对两侧设置有剪切上盒固定板(313)，所述剪切上盒固定板(313)设置有上下贯穿的剪切上盒限位孔口(314)；所述剪切下盒(32)设置为一个具有底板和侧板的方盒，所述剪切下盒(32)顶部敞口端的相对两侧设置有剪切下盒固定板(321)，剪切下盒固定板(321)设置有上下贯穿的剪切下盒限位孔口(322)，剪切下盒(32)的底部设置有剪切下盒滑轮(323)，剪切下盒滑轮(323)通过设置剪切下盒滑轮固定杆(324)固定在剪切下盒(32)下侧；所述剪切上盒限位孔口(314)和剪切下盒限位孔口(322)的位置与所述固定套盒固定板限位杆(2611)对应设置，所述固定套盒(261)可以容纳剪切上盒(31)，且剪切下盒限位孔口(322)与剪切上盒限位孔口(314)的尺寸相同且均可穿过所述固定套盒固定板限位杆(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昌涛，常拥军，陈建刚，石煜，依力亚尔，王斌，高阳江，孙建民，张江鹏，张国强，程红光，蔡延山，张建新，赖小军，杨松，
申请(专利权)人：新疆交通规划勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：