CN104697849A - 一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器及试验方法 - Google Patents

一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器及试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器及试验方法，目的在于：全面的考虑了土体在不同体位情况下的抗拉强度特性，通过测定不同体位下的土体抗拉强度值，从而更加真实的反应土体的抗拉强度特性，所采用的技术方案为：包括支座平台(3)，支座平台(3)上固定设置有立杆(4)，立杆(4)沿竖直向设置，立杆(4)上固定设置有旋转支架(5)，旋转支架(5)呈环形，且沿竖直面设置，旋转支架(5)上设置有能够在竖直面内固定土样的固定夹，固定夹能够绕立杆(4)的顶端在竖直面内转动，试验时固定夹能够固定在旋转支架(5)上。

Description

一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器及试验方法
技术领域
本发明涉及土体试验技术领域，具体涉及一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器及试验方法。
背景技术
目前对于土体抗拉强度的测定技术尚不完善且存在缺陷，并且几乎所有抗拉强度测定的方法和仪器都是将土体试样水平放置后进行拉伸直至破坏。公知的测定土体抗拉特性的试验和仪器均使土体试样保持水平状态的情况下进行拉伸，难以真实评价土体在与水平面存在夹角情况下的强度情况。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种全面的考虑了土体在不同体位情况下的抗拉强度特性，通过测定不同体位下的土体抗拉强度值，从而更加真实的反应土体的抗拉强度特性的多角度测定土体抗拉特性的试验仪器及试验方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：
一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，包括支座平台，支座平台上固定设置有立杆，立杆沿竖直向设置，立杆上固定设置有旋转支架，旋转支架呈环形，且沿竖直面设置，旋转支架上设置有能够在竖直面内固定土样的固定夹，固定夹能够绕立杆在竖直面内转动，试验时固定夹能够固定在旋转支架上。
所述的旋转支架上沿径向设置有第一支撑杆，第一支撑杆能够绕立杆在竖直面内转动，所述的固定夹设置在第一支撑杆上。
所述的立杆的顶端设置有转轴，转轴与第一支撑杆连接，能够使第一支撑杆绕转轴转动。
所述的第一支撑杆上设置有轨道，轨道方向沿旋转支架径向设置，第一支撑杆上设置有机动土样固定夹和移动土样固定夹，所述的机动土样固定夹和移动土样固定夹能够在轨道上移动并固定土样的两端；在试验时机动土样固定夹能够固定在轨道上，移动土样固定夹能够随土样的变形在轨道上移动。
所述的第一支撑杆和机动土样固定夹在试验时均通过固定螺栓固定。
所述的移动土样固定夹上连接有拉力计。
所述的拉力计为电子拉力计，并且能够通过计算机输出拉伸数据。
所述的旋转支架上沿径向方向上设置有第二支撑杆，第二支撑杆的中心与立杆固定连接。
所述的旋转支架上设置有能够测量土样转动角度的刻度。
一种多角度测定土体抗拉特性的试验方法，包括首先制作长方体或圆柱体形的土体试样；然后通过固定夹将土体试样固定在竖直面内，调整土体试样与水平面间的夹角，模拟土体处于不同体位的情况；对土体试样进行拉伸直至拉断，并在拉伸的同时记录拉伸数据，通过改变土体试样与水平面间的夹角从而得出若干组拉伸数据，从而完成了对土体抗拉特性的评价。
与现有技术相比，本发明的试验仪器通过将土样固定在竖直面内设置的旋转支架上，土样通过固定夹固定，固定夹能够绕立杆转动，能够调整土样与水平面间的夹角，固定夹固定好土样后，对土样实施拉伸试验并记录拉伸数据，根据实际情况模拟了土体在不同体位下的情况，实现了对土样多角度的抗拉强度特性的测定，全面的评判了土体的抗拉强度特性。本发明的试验仪器通过多角度测定土体的抗拉强度，从而进行更全面、更真实的土体抗拉强度特性的评价，对实际工程具有更大的指导意义。
进一步，通过第一支撑杆安装固定夹，给整个装置在试验时提供足够的刚性，保证整个装置的强度，第一支撑杆与立杆连接且能够绕立杆在竖直面内转动，从而通过固定夹带动土样转动，调整土样与水平面的夹角，便于操作易于实现。
更进一步，立杆的顶端设置转轴，通过转轴实现第一支撑杆的转动。
更进一步，第一支撑杆上设轨道，固定夹设为两个，分别为机动土样固定夹和移动土样固定夹，两个固定夹均能够在轨道上移动，能够根据土样的长度进行调节，土样固定在两个固定夹之间，试验时固定机动土样固定夹，带动移动土样固定夹沿着轨道移动，实现对土样的拉伸。
更进一步，在试验时利用固定螺栓固定第一支撑杆和机动土样固定夹，能够固定的更加牢靠，同时保证整个装置的强度。
更进一步，移动土样固定夹上连接拉力计，在对土样拉伸的过程中实施的显示拉力，并通过计算机显示拉伸数据，形成拉伸曲线，实现对土样的拉伸强度的评价。
更进一步，旋转支架上设第二支撑杆，第二支撑杆与立杆固连，进一步提高整个装置的稳固性，保证试验时的稳定性。
更进一步，调整土样与水平面的夹角时，通过旋转支架上的刻度，能够测量土样与水平面的夹角，便于观察记录。
本发明的试验方法根据实际情况模拟了土体在不同体位下的情况，实现了对土样多角度的抗拉强度特性的测定，全面的评判了土体的抗拉强度特性，通过多角度测定土体的抗拉强度，从而进行更全面、更真实的土体抗拉强度特性的评价，对实际工程具有更大的指导意义。
附图说明
图1为本发明实验仪器的结构示意图；
其中，1-计算机、2-拉力计、3-支座平台、4-立杆、5-旋转支架、6-第二支撑杆、7-第一支撑杆、8-机动土样固定夹、9-移动土样固定夹。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
参见图1，一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，包括支座平台3，支座平台3上固定设置有立杆4，立杆4沿竖直向设置，立杆4上固定设置有旋转支架5，旋转支架5呈环形，且沿竖直面设置，环形面上设置有能够测量土样转动角度的刻度，旋转支架5上沿径向设置有第一支撑杆7和第二支撑杆6，第二支撑杆6的中心与立杆4固定连接。第一支撑杆7通过转轴与立杆4连接，能够绕立杆4在竖直面内转动，第一支撑杆7上设置有轨道，轨道方向沿旋转支架5径向设置，第一支撑杆7上设置有机动土样固定夹8和移动土样固定夹9，机动土样固定夹8和移动土样固定夹9能够在轨道上移动并固定土样的两端；在试验时机动土样固定夹8能够固定在轨道上，移动土样固定夹9能够随土样的变形在轨道上移动。
第一支撑杆7和机动土样固定夹8在试验时均通过固定螺栓固定，移动土样固定夹9上连接有拉力计2，拉力计2为电子拉力计，并且能够通过计算机1输出拉伸数据。
一种多角度测定土体抗拉特性的试验方法，包括首先制作长方体或圆柱体形的土体试样；然后通过固定夹将土体试样固定在竖直面内，调整土体试样与水平面间的夹角，模拟土体处于不同体位的情况；对土体试样进行拉伸直至拉断，并在拉伸的同时记录拉伸数据，通过改变土体试样与水平面间的夹角从而得出若干组拉伸数据，从而完成了对土体抗拉特性的评价。
本发明要解决在不同体位情况下土体的抗拉强度，从而更加真实和全面的反应土体的抗拉特性。
参见图1，本发明的试验仪器主要由以下部分组成：支座平台3、立杆4、土样夹、带刻度的旋转支架5、拉力计2、计算机1组成。支座平台3用于支撑整个试验仪器，下部应配重底座，使得试验仪器更加稳定。立杆4竖直向固定在支座平台3上。带刻度的旋转支架5固为圆环形，圆点固定在立杆4的顶部，第一支撑杆7设置在旋转支架5上，通过转轴与立杆4的顶端相连接，第一支撑杆7可以绕固定转轴转动，从而使得土体试样能随第一支撑杆7转动到任意角度，旋转支架5上的刻度用于测定土样转过的角度值。机动土样固定夹8和移动土样固定夹9设置在第一支撑杆7的轨道上，用于固定土体试样，且能够在轨道上移动，并随第一支撑杆7转动。拉力计2用于测定土体的抗拉强度，将土体试样固定在土样夹后，并旋转到预期的角度之后，将拉力计2与土样夹一端连接，施加拉力，直至土样拉断。计算机1用于采集拉力计2的数据及记录整个土体被拉坏的应力应变关系，从而更加全面真实的反应土体的抗拉强度特性。
支座平台3保证了整个体系的稳定性；立杆4用于连接支座平台3与带刻度的旋转支架5；旋转支架5固定在立杆4的顶端，通过角度刻度能够记录土样转动的角度大小；第二支撑杆6保证了旋转支架5的稳定；带轨道的第一支撑杆7通过转轴与立杆4连接，能够在竖直面内转动，两个土样夹可在其上滑动，试验时通过固定螺栓固定；机动土样固定夹8用于固定土样一端，可根据土样的长度在带轨道的第一支撑杆7上移动，并能够通过固定螺栓固定在带轨道的第一支撑杆7上；移动土样固定夹9一端与土体试样连接，一端与拉力计2连接，随土体试样的变形，其可在第一支撑杆7的轨道上移动，直至土样破坏；拉力计2用于对土样进行拉伸并将数据传给计算机1；计算机1用于采集数据并计算结果，得到土样的抗拉特性，为评价土体的抗拉强度提供数据支持。
本发明的方法中对于土体试样与水平面的夹角可依据实际工况而定；制样可制作为长方体或圆柱形试样，尺寸根据实际工况选取；土体试样的含水率以及压实度可根据实际情况进行选定；数据采集主要由电子计算机1完成，主要采集土体拉坏过程中的应力应变关系，记录整个破坏过程和破坏的路径；数据处理则由电子计算机1完成；最终可进行对比试验，从而更加真实的反应土体的抗拉特性。
本发明可根据实际情况模拟土体在不同体位情况下的抗拉强度特性，尤其是在蠕变情况下。本发明更加全面的考虑了土体在不同体位情况下的抗拉强度特性，通过测定不同体位下的土体抗拉强度值，从而更加真实的反应土体的抗拉强度特性，对实际工程具有更大的指导意义。

Claims (10)

1.一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：包括支座平台(3)，支座平台(3)上固定设置有立杆(4)，立杆(4)沿竖直向设置，立杆(4)上固定设置有旋转支架(5)，旋转支架(5)呈环形，且沿竖直面设置，旋转支架(5)上设置有能够在竖直面内固定土样的固定夹，固定夹能够绕立杆(4)的顶端在竖直面内转动，试验时固定夹能够固定在旋转支架(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的旋转支架(5)上沿径向设置有第一支撑杆(7)，第一支撑杆(7)能够绕立杆(4)的顶端在竖直面内转动，所述的固定夹设置在第一支撑杆(7)上。
3.根据权利要求2所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的立杆(4)的顶端设置有转轴，转轴与第一支撑杆(7)连接，能够使第一支撑杆(7)绕转轴转动。
4.根据权利要求3所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的第一支撑杆(7)上设置有轨道，轨道方向沿旋转支架(5)径向设置，第一支撑杆(7)上设置有机动土样固定夹(8)和移动土样固定夹(9)，所述的机动土样固定夹(8)和移动土样固定夹(9)能够在轨道上移动并固定土样的两端；在试验时机动土样固定夹(8)能够固定在轨道上，移动土样固定夹(9)能够随土样的变形在轨道上移动。
5.根据权利要求4所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的第一支撑杆(7)和机动土样固定夹(8)在试验时均通过固定螺栓固定。
6.根据权利要求4所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的移动土样固定夹(9)上连接有拉力计(2)。
7.根据权利要求6所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的拉力计(2)为电子拉力计，并且能够通过计算机(1)输出拉伸数据。
8.根据权利要求2所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的旋转支架(5)上沿径向方向上设置有第二支撑杆(6)，第二支撑杆(6)的中心与立杆(4)固定连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种多角度测定土体抗拉特性的试验仪器，其特征在于：所述的旋转支架(5)上设置有能够测量土样转动角度的刻度。
10.一种多角度测定土体抗拉特性的试验方法，其特征在于：包括首先制作长方体或圆柱体形的土体试样；然后通过固定夹将土体试样固定在竖直面内，调整土体试样与水平面间的夹角，模拟土体处于不同体位的情况；对土体试样进行拉伸直至拉断，并在拉伸的同时记录拉伸数据，通过改变土体试样与水平面间的夹角从而得出若干组拉伸数据，从而完成了对土体抗拉特性的评价。
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