一种测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及土工合成材料测试技术领域，具体涉及一种测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置及测试方法

【技术实现步骤摘要】
一种测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及土工合成材料测试
，具体涉及一种测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置及测试方法
。

技术介绍

[0002]土工合成材料一般应用于土木工程或地质工程领域中，可以为岩土体提供均衡应力
。
土工合成材料应用于斜墙砂砾石坝时，斜坡面上的土工合成材料与其防渗结构面的抗滑稳定直接影响到工程的安全稳定性，其中经常遇到的问题便是土工合成材料与下部垫层材料接触面抗滑稳定性问题
。
例如，常用的土工合成材料包括土工布
、
土工膜和土工复合材料等
。
因此，在斜墙砂砾石坝设计的过程中，经常使用土工合成材料的界面摩擦系数等参数来评价坝坡稳定性
。
[0003]目前，土工合成材料与其他材料的界面摩擦测试方法中，大多采用室内直剪摩擦试验的方法
。
例如，中国专利文献
CN107976400A
中公开了一种土工合成材料拉拔
/
直剪测试装置及测试方法
。
其中，该测试装置通过重锤向下摆动，使得土工合成材料与剪切盒发生位移，由重锤在扇形结构上显示的摆动角度，可求出这一过程产生的动能，由功能关系得出土工合成材料的摩擦系数
。
[0004]又如，中国专利文献
CN212483302U
中公开了一种土工合成材料双界面摩擦试验装置
。
该试验装置利用驱动装置在双层钢板结构之间带动土工合成材料运动，同时对土工合成材料的两个界面进行试验，通过两个界面的试验数据可以减小试样间差异性的影响，使测试结果更加接近实际
。
[0005]上述检索到的专利文献中公开的试验装置均属于在室内实验室环境下对土工合成材料的界面摩擦参数的测试
。
一般来说，室内试验试验简单
、
重现性较好，试验结果往往比较有规律
。
然而，室内试验受试样尺寸
、
结合面特性的限制，对试验结果有一定影响
。
[0006]相较于室内实验室环境下的试验结果，现场原位试验结果基本是工程现场情况的真实反映
。
因此，对工程而言，大型工程现场原位试验更加具有实际意义
。
然而，目前对土工合成材料现场摩擦试验研究尚少，尚未有专门的试验方法
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，为土工合成材料在测试界面摩擦参数的过程中，提供一种测试装置，用于实现在工程现场进行测定土工合成材料的界面摩擦参数，获取土工合成材料和结构面的抗滑剪力以及界面摩擦系数，为工程安全分析提供依据，提升施工质量
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：提出一种测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置，包括牵引设备
、
用于放置在斜墙砂砾石坝的斜坡上的混凝土板
、
采集设备和控制系统；
[0009]所述牵引设备包括用于布设在斜墙砂砾石坝顶部的基座
、
驱动电机
、
传动结构
、
牵引绳和用于卷绕牵引绳的卷筒，所述驱动电机安装在基座上，所述驱动电机的输出轴通过
传动结构与卷筒的转动轴相连，所述牵引绳的固定端连接在卷筒上，所述牵引绳的自由端与混凝土板相连；
[0010]所述混凝土板与斜墙砂砾石坝的斜坡之间具有用于布设土工合成材料的滑动通道，所述土工合成材料与混凝土板的底部相连；
[0011]所述采集设备包括力值传感器和位移传感器，所述力值传感器布设于牵引绳上，用于测量对混凝土板的牵引力，并将获取的牵引力传递至控制系统，所述位移传感器布设于混凝土板的上方，用于测量混凝土板相对于斜墙砂砾石坝的斜坡的位移值，并将获取的位移值传递至控制系统；
[0012]所述控制系统用于接收并记录力值传感器传递的牵引力，以及位移传感器传递的位移值，所述控制系统用于调节驱动电机的转速
。
[0013]作为优选，混凝土板通过木模在土工合成材料上浇筑成型，混凝土板的侧壁上设置有拉钩，拉钩与牵引绳相连
。
如此设置，拉钩用于在混凝土板上向牵引绳提供连接点，有利于降低牵引绳的装配难度，提高了准备试验的效率
。
[0014]作为优选，混凝土板的内部布设有纵横交错的钢筋
。
如此设置，钢筋用于提升混凝土板的结构强度，在牵引设备拉升混凝土板的过程中，避免了混凝土板的板面出现松脱的情况，保证了试验进程顺利进行，确保了试验测试结果的有效性
。
[0015]作为优选，混凝土板的下方设置有用于安装位移传感器的支座，支座固定在斜坡上，位移传感器的固定端安装在支座上，位移传感器的检测端与混凝土板相连
。
如此设置，支座用于向位移传感器提供端部支撑，大大降低了位移传感器的安装难度，有利于保证位移传感器的测量精度
。
[0016]作为优选，位移传感器为导轨滑块式位移传感器或者拉绳位移传感器
。
[0017]作为优选，基座通过锚钉固定在斜墙砂砾石坝的斜坡的顶部
。
如此设置，便于牵引设备在斜墙砂砾石坝的斜坡的顶部实施快速安装，保证了基座的稳定性，同时，在试验测试结束后，锚钉连接结构也便于实施基座的快速拆除工作
。
[0018]本专利技术还提出一种使用上述测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置的测试方法，包括：
[0019]铺设土工合成材料，根据斜墙砂砾石坝的实际施工进度，在混凝土护坡施工前，将已经铺设完成的砂浆垫层上部清理干净，在砂浆垫层上选取合适的位置，铺设土工合成材料形成局部测试区域；
[0020]浇筑混凝土板，在局部测试区域上构筑木模，并通过木模在土工合成材料上浇筑混凝土形成混凝土板；
[0021]安装牵引设备，根据混凝土板在斜墙砂砾石坝的斜坡上所处的位置，将牵引设备的基座安装在斜墙砂砾石坝的顶部，由驱动电机通过传动结构驱动的卷筒利用牵引绳与混凝土板连接，用于向混凝土板施加牵引力；
[0022]布设采集设备，将力值传感器安装在混凝土板与牵引设备之间的牵引绳上，用于测量对混凝土板的牵引力，力值传感器把获取的牵引力传递至控制系统，将位移传感器布设在混凝土板的下边缘一侧，用于测量混凝土板在牵引力作用下所产生的位移值，位移传感器把获取的位移值传递至控制系统；
[0023]实施原位拖板试验，启动驱动电机，控制系统调节驱动电机的转速，通过传动结构
带动卷筒卷绕牵引绳对混凝土板实施牵引，控制系统接收并记录力值传感器传递的牵引力，以及位移传感器传递的位移值
。
[0024]作为优选，土工合成材料为复合土工膜，复合土工膜包括土工布层和土工膜层，土工布层与混凝土板相连，土工膜层与斜墙砂砾石坝的斜坡相接触
。
[0025]作为优选，土工合成材料为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置，其特征在于，包括牵引设备
、
用于放置在斜墙砂砾石坝的斜坡上的混凝土板
、
采集设备和控制系统；所述牵引设备包括用于布设在斜墙砂砾石坝顶部的基座
、
驱动电机
、
传动结构
、
牵引绳和用于卷绕牵引绳的卷筒，所述驱动电机安装在基座上，所述驱动电机的输出轴通过传动结构与卷筒的转动轴相连，所述牵引绳的固定端连接在卷筒上，所述牵引绳的自由端与混凝土板相连；所述混凝土板与斜墙砂砾石坝的斜坡之间具有用于布设土工合成材料的滑动通道，所述土工合成材料与混凝土板的底部相连；所述采集设备包括力值传感器和位移传感器，所述力值传感器布设于牵引绳上，用于测量对混凝土板的牵引力，并将获取的牵引力传递至控制系统，所述位移传感器布设于混凝土板的上方，用于测量混凝土板相对于斜墙砂砾石坝的斜坡的位移值，并将获取的位移值传递至控制系统；所述控制系统用于接收并记录力值传感器传递的牵引力，以及位移传感器传递的位移值，所述控制系统用于调节驱动电机的转速
。2.
根据权利要求1所述的测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置，其特征在于，所述混凝土板通过木模在土工合成材料上浇筑成型，所述混凝土板的侧壁上设置有拉钩，所述拉钩与牵引绳相连
。3.
根据权利要求2所述的测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置，其特征在于，所述混凝土板的内部布设有纵横交错的钢筋
。4.
根据权利要求1所述的测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置，其特征在于，所述混凝土板的下方设置有用于安装位移传感器的支座，所述支座固定在斜坡上，所述位移传感器的固定端安装在支座上，所述位移传感器的检测端与混凝土板相连
。5.
根据权利要求4所述的测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置，其特征在于，所述位移传感器为导轨滑块式位移传感器或者拉绳位移传感器
。6.
根据权利要求1所述的测试土工合成材料界面摩擦参数的试验装置，其特征在于，所述基座...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨武，杨海华，于雷，刘晓伟，李亚运，吴远鹏，王维，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：