CN107462469A - 一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法 - Google Patents

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王国忠
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Abstract

本发明属于土工现场试验技术领域，涉及一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法，该边坡土体抗拉强度现场测试装置包括框架、待测土体容纳槽、拉力计、刻度尺以及拉力产生装置；待测土体容纳槽包括上槽体以及下槽体；上槽体与下槽体同轴设置；待测试土体镶嵌在上槽体以及下槽体中；下槽体设置在框架内部的底部；拉力产生装置置于框架外部；拉力计置于框架内部；拉力产生装置通过拉力计与上槽体相连；刻度尺设置在框架的侧壁上。本发明提供了一种用来快速高效进行边坡土体抗拉强度现场测试试验、结构简单、加工成本低以及易于在生产和教学中推广应用的边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法。

Description

一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于土工现场试验技术领域，涉及一种土体抗拉强度测试装置，尤其涉及一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法。
背景技术
在传统工程地质环境及土力学性质的研究中，土体通常不主动作为抗拉材料使用，认为土的抗拉强度很小或几乎视为零，实际工程中土体的抗拉强度常常被忽略，多侧重于抗压、抗剪，对抗拉张的研究较少。抗拉强度是评价非饱和土的崩岗、崩塌及土坝、堤防、路基、垃圾填埋场等边坡的稳定性的重要参数，抗拉强度在土体稳定性中起着相当重要的作用，忽略土的抗拉强度显然是对土的强度认识上的不全面，进行准确的边坡土体现场抗拉强度测试对边坡稳定性研究具有一定的意义。
现有的边坡土体抗拉强度测试装置主要是室内拉伸仪，只能取样运回实验室进行试验，不能真实反映现场边坡土体的抗拉强度，影响了其在现场土工试验中的使用，为了解决现有边坡现场抗拉强度测试的问题，本发明给出了一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法，能实现边坡土体现场抗拉强度实时精确测试的目的。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用来快速高效进行边坡土体抗拉强度现场测试试验、结构简单、加工成本低以及易于在生产和教学中推广应用的边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述边坡土体抗拉强度现场测试装置包括框架、待测土体容纳槽、拉力计、刻度尺以及拉力产生装置；所述待测土体容纳槽包括上槽体以及下槽体；所述上槽体与下槽体同轴设置；待测试土体镶嵌在上槽体以及下槽体中；所述下槽体设置在框架内部的底部；所述拉力产生装置置于框架外部；所述拉力计置于框架内部；所述拉力产生装置通过拉力计与上槽体相连；所述刻度尺设置在框架的侧壁上。
作为优选，本发明所采用的上槽体以及下槽体结构完全相同；所述上槽体或下槽体包括顶板以及与顶板相连的侧板；所述顶板与侧板形成U型槽；待测试土体镶嵌在上槽体以及下槽体的U型槽中；所述下槽体的顶板设置在框架内部的底部；所述拉力产生装置通过拉力计与上槽体的顶板相连。
作为优选，本发明所采用的顶板的端面与待测试土体的端面相平齐；所述侧板夹持待测试土体。
作为优选，本发明所采用的拉力产生装置包括电机、铁丝以及滑轮；所述铁丝缠绕在滑轮上；所述电机通过铁丝与拉力计相连。
作为优选，本发明所采用的刻度尺是毫米刻度尺。
作为优选，本发明所采用的边坡土体抗拉强度现场测试装置还包括第二拉力产生装置以及第二拉力计，所述第二拉力产生装置置于框架外部；所述第二拉力计置于框架内部；所述第二拉力产生装置通过第二拉力计与下槽体相连。
作为优选，本发明所采用的第二拉力产生装置与拉力产生装置的结构完全相同。
一种基于如上所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置对边坡土体抗拉强度现场测试方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)测试时先将权利要求7所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置紧挨于边坡表面并与边坡表面平行，清除掉边坡表面的植被等杂物，留下参考标记，挖掉多余土体，保留待测试土体，使得铁丝绕过滑轮，调整并固定滑轮位置，使得与顶板相接的铁丝垂直于顶板；
2)开始试验后，启动电机，给铁丝施加拉力，迫使待测试土体的两端部分缓慢移动，观察拉力计读数并记录，出现峰值后观察刻度尺读数并记录，继续试验，直至待测试土体被拉断为止，记录拉力计最终读数及待测试土体拉伸变形数据，根据峰值拉力及顶板面积，换算抗拉强度；
3)试验完成后，关闭电机，卸掉铁丝，使得拉力计读数归零，取出边坡土体抗拉强度现场测试装置，清理边坡试验现场及边坡土体抗拉强度现场测试装置，并确保边坡土体抗拉强度现场测试装置上没有残留土样，以进行下次试验。
本发明的优点是：
本发明提供了一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法，边坡土体抗拉强度现场测试装置包括框架、待测土体容纳槽、拉力计、刻度尺以及拉力产生装置；待测土体容纳槽包括上槽体以及下槽体；上槽体与下槽体同轴设置；待测试土体镶嵌在上槽体以及下槽体中；下槽体设置在框架内部的底部；拉力产生装置置于框架外部；拉力计置于框架内部；拉力产生装置通过拉力计与上槽体相连；刻度尺设置在框架的侧壁上。电机用于给铁丝施加拉力，滑轮可保证拉力垂直于土样，螺钉用于固定刻度尺于框架左侧，拉力计用于测量拉伸过程中的拉力，顶板与长方体土体两端对齐放置，外侧正中位置与铁丝相接，侧板用于固定长方体土体，刻度尺用于测量拉伸过程中土体的变形，框架与边坡表面平行，并嵌入边坡土体，取掉不需要的土体，形成拉伸试验对象，测试时先将该装置置于边坡表面，清除掉边坡表面的植被等杂物，留下参考标记，挖掉多余土体，保留长方体试验土体，其上下端面为正方形，侧面为长方形，使得铁丝绕过滑轮，调整并固定滑轮位置，使得与顶板相接的铁丝垂直于顶板，开始试验后，启动电机，给铁丝施加拉力，迫使长方体土体的两端部分缓慢移动，观察拉力计读数并记录，出现峰值后观察刻度尺读数并记录，继续试验，直至拉断为止，记录拉力计最终读数及土体拉伸变形数据，根据峰值拉力及顶板面积，换算抗拉强度，该装置及方法能实现不同类型边坡土体现场抗拉强度测试的目的，具有重要的科研意义，且该装置加工成本低，方法简便，易于在生产和教学中推广应用。本发明针对现有边坡土体抗拉强度现场测试装置落后的问题，提供了一种边坡土体抗拉强度现场测试装置，该装置结构设计合理，快速高效；能实现不同土质、不同类型边坡土体抗拉强度现场实时测试的目的，且结构简单，加工成本低，易于在生产和教学中推广应用。本发明通过刻度尺的设计，可测量试验过程中土体的拉伸变形；通过侧板的设计，更好的固定长方体土体，提高测试的精度；测试装置及方法较简便，可提高土体抗拉强度现场测试试验的效率，节省人力成本；该测试装置及方法对于抗拉强度现场测试试验具有重要的实践意义和科研意义；
附图说明
图1是本发明所提供的边坡土体抗拉强度现场测试装置的结构示意图；
其中：
1-电机；2-铁丝；3-滑轮；4-螺钉；5-拉力计；6-顶板；7-侧板；8-刻度尺；9-待测试土体；10-框架。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的结构及其操作方法做进一步的详细说明：
参见图1，本发明提供了一种边坡土体抗拉强度现场测试装置该边坡土体抗拉强度现场测试装置包括框架10、待测土体容纳槽、拉力计5、刻度尺8以及拉力产生装置；待测土体容纳槽包括上槽体以及下槽体；上槽体与下槽体同轴设置；待测试土体9镶嵌在上槽体以及下槽体中；下槽体设置在框架10内部的底部；拉力产生装置置于框架10外部；拉力计5置于框架10内部；拉力产生装置通过拉力计5与上槽体相连；刻度尺8设置在框架10的侧壁上。
其中，上槽体以及下槽体结构完全相同；上槽体或下槽体包括顶板6以及与顶板6相连的侧板7；顶板6与侧板7形成U型槽；待测试土体9镶嵌在上槽体以及下槽体的U型槽中；下槽体的顶板6设置在框架10内部的底部；拉力产生装置通过拉力计5与上槽体的顶板6相连。顶板6的端面与待测试土体9的端面相平齐；侧板7夹持待测试土体9。拉力产生装置包括电机1、铁丝2以及滑轮3；铁丝2缠绕在滑轮3上；电机1通过铁丝2与拉力计5相连。刻度尺8是高精度刻度尺，例如毫米刻度尺。
作为优选，本发明所提供的边坡土体抗拉强度现场测试装置还包括第二拉力产生装置以及第二拉力计，第二拉力产生装置置于框架10外部；第二拉力计置于框架10内部；第二拉力产生装置通过第二拉力计与下槽体相连。第二拉力产生装置与拉力产生装置的结构完全相同。
同时，本发明在提供边坡土体抗拉强度现场测试装置外，还提供了基于该装置对边坡土体抗拉强度现场测试方法，包括以下步骤：
1)测试时先将边坡土体抗拉强度现场测试装置紧挨于边坡表面并与边坡表面平行，清除掉边坡表面的植被等杂物，留下参考标记，挖掉多余土体，保留待测试土体9，使得铁丝2绕过滑轮3，调整并固定滑轮3位置，使得与顶板6相接的铁丝2垂直于顶板6；
2)开始试验后，启动电机1，给铁丝2施加拉力，迫使待测试土体9的两端部分缓慢移动，观察拉力计5读数并记录，出现峰值后观察刻度尺8读数并记录，继续试验，直至待测试土体9被拉断为止，记录拉力计5最终读数及待测试土体9拉伸变形数据，根据峰值拉力及顶板6面积，换算抗拉强度；
3)试验完成后，关闭电机1，卸掉铁丝2，使得拉力计5读数归零，取出边坡土体抗拉强度现场测试装置，清理边坡试验现场及边坡土体抗拉强度现场测试装置，并确保边坡土体抗拉强度现场测试装置上没有残留土样，以进行下次试验。
以上下均有拉力产生装置作为优选结果，得到如下具体实施例：
实施例1：
参见图1，一种边坡土体抗拉强度现场测试装置，包括电机1、铁丝2、滑轮3、螺钉4、拉力计5、顶板6、侧板7、刻度尺8、框架10。电机1通过自带的齿轮传动，可给铁丝2施加恒定的拉力。铁丝2刚度较高，不易变形，可提高试验的精度。滑轮3直径8.2cm，固定于边坡表面，可保证拉力垂直于土样。螺钉4包括上下螺钉4，用于固定刻度尺8于框架10左侧，方便测量变形。拉力计5两端与铁丝2固定，用于测量拉伸过程中的拉力。顶板6上下表面为正方形，边长为16cm，与长方体土体9两端对齐放置，外侧正中位置与铁丝2相接。侧板7长17.5cm，宽16cm，用于固定长方体土体9。刻度尺8为高精度刻度尺8，用于测量拉伸过程中土体的变形。框架10长100cm，宽60cm，厚16cm，与边坡表面平行，并嵌入边坡土体，取掉不需要的土体，形成拉伸试验对象。
上述边坡土体抗拉强度现场测试装置的操作方法，其步骤如下：
A、测试时先将该装置置于边坡表面，清除掉边坡表面的植被等杂物，留下参考标记(用石灰粉留下测试装置的轮廓线，作用是方便精确确定待测土体的位置)，挖掉多余土体，保留长方体试验土体(其它土体是可行的，最好是长方体土体)，其上下端面为正方形，侧面为长方形，使得铁丝2绕过滑轮3，调整并固定滑轮3位置，使得与顶板6相接的铁丝2垂直于顶板6。
B、开始试验后，启动电机1，给铁丝2施加拉力，迫使长方体土体9的两端部分缓慢移动，观察拉力计5读数并记录，出现峰值后观察刻度尺8读数并记录，继续试验，直至拉断为止，记录拉力计5最终读数及土体拉伸变形数据，根据峰值拉力及顶板6面积，换算抗拉强度。
C、试验完成后，关闭电机1，卸掉铁丝2，使得拉力计5读数归零，取出装置，清理边坡试验现场及试验装置，并确保试验装置上没有残留土样，以进行下次试验。
这种边坡土体抗拉强度现场测试装置，能实现不同土质、不同类型边坡土体抗拉强度现场实时测试的目的，且结构简单，加工成本低，易于在生产和教学中推广应用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照最佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述边坡土体抗拉强度现场测试装置包括框架（10）、待测土体容纳槽、拉力计（5）、刻度尺（8）以及拉力产生装置；所述待测土体容纳槽包括上槽体以及下槽体；所述上槽体与下槽体同轴设置；待测试土体（9）镶嵌在上槽体以及下槽体中；所述下槽体设置在框架（10）内部的底部；所述拉力产生装置置于框架（10）外部；所述拉力计（5）置于框架（10）内部；所述拉力产生装置通过拉力计（5）与上槽体相连；所述刻度尺（8）设置在框架（10）的侧壁上。
2.根据权利要求1所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述上槽体以及下槽体结构完全相同；所述上槽体或下槽体包括顶板（6）以及与顶板（6）相连的侧板（7）；所述顶板（6）与侧板（7）形成U型槽；待测试土体（9）镶嵌在上槽体以及下槽体的U型槽中；所述下槽体的顶板（6）设置在框架（10）内部的底部；所述拉力产生装置通过拉力计（5）与上槽体的顶板（6）相连。
3.根据权利要求2所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述顶板（6）的端面与待测试土体（9）的端面相平齐；所述侧板（7）夹持待测试土体（9）。
4.根据权利要求3所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述拉力产生装置包括电机（1）、铁丝（2）以及滑轮（3）；所述铁丝（2）缠绕在滑轮（3）上；所述电机（1）通过铁丝（2）与拉力计（5）相连。
5.根据权利要求4所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述刻度尺（8）是毫米刻度尺。
6.根据权利要求1-5任一所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述边坡土体抗拉强度现场测试装置还包括第二拉力产生装置以及第二拉力计，所述第二拉力产生装置置于框架（10）外部；所述第二拉力计置于框架（10）内部；所述第二拉力产生装置通过第二拉力计与下槽体相连。
7.根据权利要求6所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，其特征在于：所述第二拉力产生装置与拉力产生装置的结构完全相同。
8.一种基于如权利要求7所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置对边坡土体抗拉强度现场测试方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1）测试时先将权利要求7所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置紧挨于边坡表面并与边坡表面平行，清除掉边坡表面的植被等杂物，留下参考标记，挖掉多余土体，保留待测试土体（9），使得铁丝（2）绕过滑轮（3），调整并固定滑轮（3）位置，使得与顶板（6）相接的铁丝（2）垂直于顶板（6）；
2）开始试验后，启动电机（1），给铁丝（2）施加拉力，迫使待测试土体（9）的两端部分缓慢移动，观察拉力计（5）读数并记录，出现峰值后观察刻度尺（8）读数并记录，继续试验，直至待测试土体（9）被拉断为止，记录拉力计（5）最终读数及待测试土体（9）拉伸变形数据，根据峰值拉力及顶板（6）面积，换算抗拉强度；
3）试验完成后，关闭电机（1），卸掉铁丝（2），使得拉力计（5）读数归零，取出权利要求7所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，清理边坡试验现场及权利要求7所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置，并确保权利要求7所述的边坡土体抗拉强度现场测试装置上没有残留土样，以进行下次试验。
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