CN114166626B - 现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置及方法，包括试验箱系统、拉伸轨道、拉伸传力系统、溶液环境系统和数据采集系统。试验箱系统包括试验箱和试验平台；拉伸轨道包括固定导轨和至少一节移动导轨，移动导轨底部设有能折叠的支撑杆。溶液环境系统包括伸缩式溶液箱和现场溶液；拉伸传力系统包括夹具、拉伸件和拉伸驱动机构；数据采集系统包括水平位移计、拉力传感器和数据采集仪。本发明适用于测试现场溶液环境下多种土工合成材料的拉伸性能，操作快捷、便于携带，特别适用于需当场取样测试的情况，也可用于常规无溶液环境下的土工合成材料现场或室内拉伸试验。

Description

现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置及方法

技术领域

本发明涉及土工合成材料性能测试技术领域，特别是一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置及方法。

背景技术

土工膜、土工布、土工管材和土工网垫等土工合成材料具有适用性强、施工方便、工程造价低等优点，广泛应用于垃圾填埋场、污水管道、化学池和溶解池等工程中。无论是新建工程还是已建工程，一般需要对工程中使用到的土工合成材料进行（定期）力学特性现场抽样测试，特别是处于垃圾液、污水等腐蚀性和污染性溶液环境中的土工合成材料，以评价其是否满足设计和运行要求。其中，抗拉强度和延伸率是土工合成材料最为重要的力学指标，需要通过拉伸试验测试得到。

现有的测试方法一般为实验室内采用万能电子试验机进行测试，存在以下不足之处：

1）常规拉伸试验仪不具有溶液拉伸环境，无法测试材料处于酸、碱、垃圾液和污水等溶液中的拉伸力学性能。

2）常规试验仪的拉伸空间固定，拉伸轨道长度有限导致其拉伸距离往往不能满足延伸性能优越的PVC土工膜等材料试样拉断所需的距离。

3）常规室内拉伸试验，需要从工程实地取样运回检测，花费时间长，测试费用高，且无法确保与现场一致的温度、湿度、风速等环境条件，会造成材料参数测试误差。

因此有必要研制一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，便于携带、操作方便，在工程现场进行组装和调试后，可立即取样进行现场溶液环境下的拉伸试验，并快速获取结果，亦可在现场开展无溶液环境下的常规拉伸试验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置及方法，该现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置及方法便于携带、操作方便，能在工程现场进行组装和调试后，立即取样进行现场溶液环境下的拉伸试验，并快速获取结果，亦能在现场开展无溶液环境下的常规拉伸试验。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，包括试验箱系统、

拉伸轨道、拉伸传力系统、溶液环境系统和数据采集系统。

试验箱系统包括试验箱和试验平台；试验平台安装在试验箱内。

拉伸轨道包括固定导轨和至少一节移动导轨。

固定导轨沿试验箱长度方向固定安装在试验平台顶面。

移动导轨可拆卸式安装在试验平台顶面，移动导轨底部设置有能折叠的支撑杆；移动导轨两端能分别与固定导轨或相邻移动导轨相拼接。

拉伸传力系统包括夹具、拉伸件和拉伸驱动机构。

拉伸驱动机构设置在固定导轨一端的试验平台上。

夹具包括固定夹具和移动夹具；其中，固定夹具可拆卸式安装在背离拉伸驱动机构的拉伸轨道端部，移动夹具位于固定夹具和拉伸驱动机构之间，且能沿拉伸轨道直线滑移。

拉伸件的两端分别与移动夹具和拉伸驱动机构相连接。

溶液环境系统包括伸缩式溶液箱，伸缩式溶液箱位于固定夹具和移动夹具之间的拉伸轨道上，伸缩式溶液箱的两端开口且开口处分别与固定夹具和移动夹具密封可拆卸连接，伸缩式溶液箱的长度能自由伸缩，且伸缩式溶液箱的拉伸长度大于待试验土工合成材料试样的最大拉伸量；伸缩式溶液箱内能填注现场溶液。

土工合成材料位于伸缩式溶液箱内，且土工合成材料的两端分别夹持在固定夹具和移动夹具中。

数据采集系统包括水平位移计、拉力传感器和数据采集仪；水平位移计和拉力传感器分别与数据采集仪相连接，水平位移计用于监测移动夹具的水平滑移位移，拉力传感器用于监测拉伸驱动机构对土工合成材料的拉力。

现场溶液为酸溶液、碱溶液、垃圾液或污水；夹具表面涂覆有耐酸碱保护层。

夹具为金属夹具，伸缩式溶液箱的两端开口处均设置有能与夹具吸附固定的电磁铁，位于电磁铁内侧的伸缩式溶液箱上还设置有止水。

伸缩式溶液箱采用耐腐蚀的PVC材料制成，且顶端敞口设置。

支撑杆的高度能够升降，试验平台上设置有支撑杆收纳槽。

拉伸驱动机构为电动机箱和手轮。

一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验方法，包括如下步骤。

步骤1、裁剪试样：按试验设计尺寸，裁剪若干张土工合成材料试样。

步骤2、组装拉伸轨道，具体包括如下步骤：

步骤21、确定拉伸轨道长度：根据土工合成材料试样的裁剪长度、类型和材质，预计土工合成材料试样的拉伸变形量，进而确定拉伸轨道的长度。

步骤22、组装拉伸轨道：根据步骤21确定的拉伸轨道长度，确定是否需要拼接移动导轨和移动导轨的拼接数量；当确定需要拼接时，将所需的移动导轨与固定导轨进行拼接固定，并展开移动导轨底部的支撑杆，形成所需的拉伸轨道。

步骤3、安装固定夹具：将固定夹具安装在背离拉伸驱动机构的拉伸轨道的自由端。

步骤4、判断是否布设现场溶液环境：根据试验要求，确定是否需要布设现场溶液环境；若需要布设现场溶液环境，则进入步骤5；否则直接跳转至步骤6。

步骤5、安装伸缩式溶液箱：将伸缩式溶液箱放置在固定夹具和移动夹具之间的拉伸轨道上，且伸缩式溶液箱的两端分别与固定夹具和移动夹具密封可拆卸连接；其中，伸缩式溶液箱的初始拉伸长度与土工合成材料试样初始长度相适应。

步骤6、安装拉伸传力系统：将拉伸件的一端依次与拉力传感器和移动夹具相连接，另一端与拉伸驱动机构相连接；拉伸驱动机构包括电动机箱；接着，在移动夹具或带动移动夹具滑动的滑块上布设水平位移计；最后，将拉力传感器和水平位移计均与数据采集仪相连接。

步骤7、记录伸缩式溶液箱伸长时的系统阻力：当拉伸轨道中安装有伸缩式溶液箱时，拉伸驱动机构按照设定拉伸速度对拉伸件进行拉伸；在拉伸过程中，拉力传感器实时记录伸缩式溶液箱伸长产生的系统阻力N；当拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，直接跳转至步骤8。

步骤8、安装试样，具体安装方法如下：

A、当开展无溶液环境的拉伸试验，且拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，将土工合成材料试样的两端分别直接与固定夹具和移动夹具相连接。

B、当开展有溶液环境的拉伸试验，将土工合成材料试样放置在伸缩式溶液箱内，并将其两端分别与固定夹具和移动夹具相连接；接着，向伸缩式溶液箱内填注现场溶液，并使现场溶液将整个土工合成材料试样淹没。

步骤9、施加拉伸荷载，具体施加方法如下。

A、当开展无溶液环境的拉伸试验，且拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，拉伸驱动机构直接以步骤7中相同的设定拉伸速度进行拉伸直至土工合成材料试样断裂。

B、当开展有溶液环境的拉伸试验，拉伸驱动机构先平衡系统阻力N，然后以步骤7中相同的设定拉伸速度进行拉伸直至土工合成材料试样断裂。

步骤10、获取位移与拉力曲线：在步骤9施加拉伸荷载的同时，水平位移计实时监测移动夹具的水平位移并将水平位移数据传输给数据采集仪，拉力传感器实时监测拉伸驱动机构对土工合成材料试样的拉力并将拉力数据传输给数据采集仪；数据采集仪根据接收到的水平位移数据和拉力数据，绘制位移与拉力曲线。

步骤11、重复步骤8至步骤10，得到同种土工合成材料试样的多组位移与拉力曲线。

步骤5中，伸缩式溶液箱的两端分别与固定夹具和移动夹具采用电磁吸附连接，且电磁吸附连接部位通过设置止水实现密封。

步骤22中，固定导轨和移动导轨的长度均为0.5m，且移动导轨具有两根，分别为移动导轨一和移动导轨二，则拉伸轨道的具体组装方法为：

A、当确定的试样拉伸变形量小于0.5m时，则不需要拼接移动导轨。

B、当确定的试样拉伸变形量大于0.5m和小于1m时，则将移动导轨一拼接在固定导轨的自由端，并展开移动导轨一底部的支撑杆，从而形成拉伸轨道。

C、当确定的试样拉伸变形量大于1m和小于1.5m时，则将移动导轨一和移动导轨二依次拼接在固定导轨的自由端，并依次展开移动导轨一和移动导轨二底部的支撑杆，从而形成拉伸轨道。

步骤8中的现场溶液为酸溶液、碱溶液、垃圾液或污水，具体根据所需模拟的现场环境进行选择。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明能根据不同类型和材质土工合成材料拉伸变形量的大小，在现场组装成合适长度的拉伸轨道和伸缩式溶液箱，安装标准尺寸的拉伸试样并添加现场溶液，且能平衡伸缩式溶液箱所带来的系统阻力，从而能快速获得准确的试验结果。

2、本发明适用于测试现场溶液环境下多种土工合成材料的拉伸性能，操作快捷、便于携带，特别适用于需当场取样测试的情况，也可用于常规无溶液环境下的土工合成材料现场或室内拉伸试验。

3、本发明可现场快速安装伸缩式溶液箱，调试后即可测试现场溶液中土工合成材料的力学参数，为土工合成材料应用于环境条件为酸、碱、垃圾液和污水等特殊溶液的化学池、垃圾填埋场、污水管道等工程提供安全运行评价依据；

4、土工膜、土工布、土工管材、土工网垫等不同类型的土工合成材料的力学性能不同，拉伸变形范围差别很大，最大可相差百倍以上。本发明可根据不同材料类型，通过是否加设移动导轨来匹配合适的拉伸距离，满足不同延伸性能土工合成材料的拉伸试验。

5、本发明亦可开展现场无溶液环境下的常规拉伸试验，且适用于现场无电源条件，与取样带回的室内试验相比，真实反映了土工合成材料工作时所处的温度、湿度、风速等环境条件，提高了材料参数测试精度，且显著节约试验费用和时间，

6、本发明功能全面、操作方便，拆卸后整体放置于铝制保护箱内，便于日常防尘保养、运输和携带。

附图说明

图1是本发明一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置收纳时的示意图。

图2是图1中A部分的局部放大示意图。

图3是本发明中移动导轨的结构示意图。

图4是本发明中移动导轨基座的结构图；其中，图4（a）为移动导轨基座的仰视图；图4（b）为移动导轨基座的侧视图。

图5是本发明中安装溶液环境系统后的结构示意图。

图6是图5中B部分的局部放大示意图。

图7是采用拼接移动导轨一后形成的拉伸轨道进行拉伸试验的示意图。

图8是采用依次拼接移动导轨一和移动导轨二后形成的拉伸轨道进行拉伸试验的示意图。

图9是本发明开展无溶液环境下土工合成材料拉伸试验的示意图。

图10是土工膜试样的位移与拉力曲线图；其中，图10（a）是0.3mm厚HDPE土工膜的位移拉力曲线图；图10（b）是0.4mm厚HDPE土工膜的位移拉力曲线图；图10（c）是0.5mm厚HDPE土工膜的位移拉力曲线图。

标号说明：

1.试验箱；2.试验平台；3.固定导轨；4.移动导轨一；5.移动导轨二；6.滑块；7.夹具；8.夹具基座；9.伸缩式溶液箱；10.电磁铁；11.止水；12.衔接片；13.L形固定块；14.水平位移计；15.拉力传感器；16.连接绳；17.电动机箱；18.手轮；19.控制屏；20.支撑杆；21.数据采集仪；22.土工合成材料试样。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，包括试验箱系统、拉伸轨道、拉伸传力系统、溶液环境系统和数据采集系统。

试验箱系统包括试验箱1和试验平台2，试验平台安装在试验箱内。

拉伸轨道包括固定导轨3和至少一节移动导轨。本实施例中，移动导轨的数量优选为两节，分别为移动导轨一4和移动导轨二5。

固定导轨和两节移动导轨的长度相等，均优选为0.5m。

固定导轨沿试验箱的长度方向布设在试验平台的顶面中心，两节移动导轨优选平行对称且可拆卸式在固定导轨两侧的试验平台顶面。移动导轨在试验平台上的安装方式优选为：优选通过L形固定块13螺纹安装在试验平台上。

每节移动导轨底部均设置有如图4、图7和图8所示的支撑杆20，每根支撑杆均能折叠收纳，试验平台上优选设置有支撑杆收纳槽，用于收纳折叠后的支撑杆。

进一步，每根支撑杆的高度均能够调节，以适应不同地面条件，保证拉伸轨道处于水平状态。

移动导轨两端分别通过衔接片12与固定导轨或相邻移动导轨相拼接。

拉伸传力系统包括夹具7、拉伸件和拉伸驱动机构。

拉伸驱动机构设置在固定导轨一端的试验平台上，包括电动机箱17和手轮18。在有电源时，优选采用电动机箱17施加拉力，在现场无电源的情况下亦可通过手轮18施加拉力。

上述电动机箱17优选具有控制屏19，通过控制屏能够调节电动机箱的功率输出荷载，也即土工合成材料的拉伸荷载。

夹具包括固定夹具和移动夹具；其中，固定夹具可拆卸式安装在背离拉伸驱动机构的拉伸轨道端部，移动夹具位于固定夹具和拉伸驱动机构之间，且底部具有滑块6，滑块滑动安装在拉伸轨道上，进而能沿拉伸轨道直线滑移。

进一步，位于移动导轨的一侧的试验平台上还优选设置有固定夹具放置区，固定夹具底部设置有夹具基座8，夹具基座能通过L形固定块13螺纹安装在固定夹具放置区或拉伸轨道自由端。

在便携收纳时，如图1所示，移动夹具滑动安装在拉伸轨道上，带有夹具基座的固定夹具则安装在固定夹具放置区。

进一步，上述夹具优选为金属夹具，且夹具表面优选涂覆有耐酸碱保护层。

拉伸件的两端优选分别与移动夹具外侧壁和拉伸驱动机构相连接。在本实施例中，拉伸件优选为连接绳16。

溶液环境系统包括伸缩式溶液箱9和填注在伸缩式溶液箱内的现场溶液。

上述现场溶液优选为酸溶液、碱溶液、垃圾液或污水等。

伸缩式溶液箱位于固定夹具和移动夹具之间的拉伸轨道上，伸缩式溶液箱的两端开口且开口处分别优选与固定夹具内侧壁和移动夹具内侧壁密封可拆卸连接。优选的密封可拆卸连接为：伸缩式溶液箱的两端开口处均设置有能与夹具内侧壁吸附固定的电磁铁10，位于电磁铁内侧的伸缩式溶液箱上还设置有止水11。

伸缩式溶液箱采用耐腐蚀的PVC材料制成，其长度能自由伸缩，且伸缩式溶液箱的拉伸长度大于待试验土工合成材料试样的最大拉伸量。

进一步，伸缩式溶液箱顶端优选敞口设置，可在试验过程中向伸缩式溶液箱内添加现场溶液，以保证土工合成材料试样始终处于一定的浸没深度。同时，还能确保与现场一致的温度、湿度、风速等环境条件。

土工合成材料位于伸缩式溶液箱内，且土工合成材料的两端分别夹持在固定夹具和移动夹具中。

数据采集系统包括水平位移计14、拉力传感器15和数据采集仪21，水平位移计和拉力传感器分别与数据采集仪相连接。

上述水平位移计用于监测移动夹具的水平滑移位移，优选安装在上述滑块上。

上述拉力传感器用于监测拉伸驱动机构对土工合成材料的拉力，优选安装在邻近移动夹具的拉伸件上。

上述数据采集仪优选内嵌在移动导轨一侧的试验平台上，在试验过程中能自动采集水平位移和拉力数据，并可自动绘制位移和拉力曲线。

下面以3种不同类型的HDPE土工膜拉伸试验为具体实例，进行详细说明。

一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验方法，包括如下步骤。

步骤1、裁剪试样：按试验设计尺寸，裁剪若干张土工合成材料试样。本实施例中，优选裁剪3种不同类型的HDPE土工膜试样，每种类型土工膜取3个试样，试样尺寸为160mm×50mm。

步骤2、组装拉伸轨道，具体包括如下步骤。

步骤21、确定拉伸轨道长度：根据土工合成材料试样的裁剪长度、类型和材质，预计土工合成材料试样的拉伸变形量，进而确定拉伸轨道的长度。

步骤22、组装拉伸轨道。

根据步骤21确定的拉伸轨道长度，确定是否需要拼接移动导轨和移动导轨的拼接数量；当确定需要拼接时，将所需的移动导轨与固定导轨进行拼接固定，并展开移动导轨底部的支撑杆，形成所需的拉伸轨道。

在本申请中，由于固定导轨和移动导轨的长度均为0.5m，且移动导轨具有两根，分别为移动导轨一和移动导轨二，则拉伸轨道的具体组装方法为：

A、当确定的试样拉伸变形量小于0.5m时，则不需要拼接移动导轨。

B、当确定的试样拉伸变形量大于0.5m和小于1m时，则将移动导轨一拼接在固定导轨的自由端，并展开移动导轨一底部的支撑杆，从而形成拉伸轨道。

C、当确定的试样拉伸变形量大于1m和小于1.5m时，则将移动导轨一和移动导轨二依次拼接在固定导轨的自由端，并依次展开移动导轨一和移动导轨二底部的支撑杆，从而形成拉伸轨道。

在本实施例中，由于所选HDPE土工膜试样的拉伸变形量在0.5~1m范围内，故而按照上述拉伸轨道的组装方法B进行组装。

步骤3、安装固定夹具：将固定夹具安装在背离拉伸驱动机构的拉伸轨道的自由端。另外，将移动夹具连同滑块6沿拉伸轨道滑移至固定夹具附近。

步骤4、判断是否布设现场溶液环境：根据试验要求，确定是否需要布设现场溶液环境；若需要布设现场溶液环境，则进入步骤5；否则直接跳转至步骤6。

步骤5、安装伸缩式溶液箱：将伸缩式溶液箱放置在固定夹具和移动夹具之间的拉伸轨道上，且伸缩式溶液箱的两端优选分别与固定夹具内侧壁和移动夹具内侧壁密封可拆卸连接，伸缩式溶液箱初始拉伸长度与土工合成材料试样初始长度相适应，优选密封可拆卸连接方法为：伸缩式溶液箱的两端分别与固定夹具和移动夹具采用电磁吸附连接，且电磁吸附连接部位通过设置止水实现密封。

步骤6、安装拉伸传力系统：将拉伸件的一端依次与拉力传感器和移动夹具相连接，另一端与拉伸驱动机构相连接；拉伸驱动机构包括电动机箱；接着，在移动夹具或带动移动夹具滑动的滑块上布设水平位移计；最后，将拉力传感器和水平位移计均与数据采集仪相连接，并通过移动滑块检查各部件是否处在正常工作状态。

步骤7、记录伸缩式溶液箱伸长时的系统阻力：当拉伸轨道中安装有伸缩式溶液箱时，拉伸驱动机构按照设定拉伸速度对拉伸件进行拉伸，拉伸速度一般取50~200mm/min，不同的土工合成材料取值不同，优选拉伸速度为100mm/min；在拉伸过程中，拉力传感器实时记录伸缩式溶液箱伸长产生的系统阻力N。

步骤8、安装试样，具体安装方法如下：

A、当开展无溶液环境的拉伸试验，且拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，将土工合成材料试样的两端分别直接与固定夹具和移动夹具相连接。

B、当开展有溶液环境的拉伸试验，将土工合成材料试样放置在伸缩式溶液箱内，并将其两端分别与固定夹具和移动夹具相连接；接着，向伸缩式溶液箱内填注现场溶液，并使现场溶液将整个土工合成材料试样淹没。

步骤9、施加拉伸荷载，具体施加方法如下。

A、当开展无溶液环境的拉伸试验，且拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，拉伸驱动机构直接以步骤7中相同的设定拉伸速度进行拉伸直至土工合成材料试样断裂。

B、当开展有溶液环境的拉伸试验，拉伸驱动机构先平衡系统阻力N，然后以步骤7中相同的设定拉伸速度进行拉伸直至土工合成材料试样断裂。

步骤10、获取位移与拉力曲线：在步骤9施加拉伸荷载的同时，水平位移计实时监测移动夹具的水平位移并将水平位移数据传输给数据采集仪，拉力传感器实时监测拉伸驱动机构对土工合成材料试样的拉力并将拉力数据传输给数据采集仪；数据采集仪根据接收到的水平位移数据和拉力数据，绘制位移与拉力曲线。

步骤11、重复步骤8至步骤10，得到同种土工合成材料试样的多组位移与拉力曲线。

步骤12、重复步骤2至步骤11，得到其余种类土工合成材料试样的多组位移与拉力曲线。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，其特征在于：包括试验箱系统、

拉伸轨道、拉伸传力系统、溶液环境系统和数据采集系统；

试验箱系统包括试验箱和试验平台；试验平台安装在试验箱内；

拉伸轨道包括固定导轨和至少一节移动导轨；

固定导轨沿试验箱长度方向固定安装在试验平台顶面；

移动导轨可拆卸式安装在试验平台顶面，移动导轨底部设置有能折叠的支撑杆；移动导轨两端能分别与固定导轨或相邻移动导轨相拼接；

拉伸传力系统包括夹具、拉伸件和拉伸驱动机构；

拉伸驱动机构设置在固定导轨一端的试验平台上；

夹具包括固定夹具和移动夹具；其中，固定夹具可拆卸式安装在背离拉伸驱动机构的拉伸轨道端部，移动夹具位于固定夹具和拉伸驱动机构之间，且能沿拉伸轨道直线滑移；

拉伸件的两端分别与移动夹具和拉伸驱动机构相连接；

溶液环境系统包括伸缩式溶液箱，伸缩式溶液箱位于固定夹具和移动夹具之间的拉伸轨道上，伸缩式溶液箱的两端开口且开口处分别与固定夹具和移动夹具密封可拆卸连接，伸缩式溶液箱的长度能自由伸缩，且伸缩式溶液箱的拉伸长度大于待试验土工合成材料试样的最大拉伸量；伸缩式溶液箱内能填注现场溶液；

土工合成材料位于伸缩式溶液箱内，且土工合成材料的两端分别夹持在固定夹具和移动夹具中；

数据采集系统包括水平位移计、拉力传感器和数据采集仪；水平位移计和拉力传感器分别与数据采集仪相连接，水平位移计用于监测移动夹具的水平滑移位移，拉力传感器用于监测拉伸驱动机构对土工合成材料的拉力。

2.根据权利要求1所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，其特征在于：现场溶液为酸溶液、碱溶液、垃圾液或污水；夹具表面涂覆有耐酸碱保护层。

3.根据权利要求1所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，其特征在于：夹具为金属夹具，伸缩式溶液箱的两端开口处均设置有能与夹具吸附固定的电磁铁，位于电磁铁内侧的伸缩式溶液箱上还设置有止水。

4.根据权利要求1所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，其特征在于：伸缩式溶液箱采用耐腐蚀的PVC材料制成，且顶端敞口设置。

5.根据权利要求1所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，其特征在于：支撑杆的高度能够升降，试验平台上设置有支撑杆收纳槽。

6.根据权利要求1所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验装置，其特征在于：拉伸驱动机构为电动机箱和手轮。

7.一种现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、裁剪试样：按试验设计尺寸，裁剪若干张土工合成材料试样；

步骤2、组装拉伸轨道，具体包括如下步骤：

步骤21、确定拉伸轨道长度：根据土工合成材料试样的裁剪长度、类型和材质，预计土工合成材料试样的拉伸变形量，进而确定拉伸轨道的长度；

步骤22、组装拉伸轨道：根据步骤21确定的拉伸轨道长度，确定是否需要拼接移动导轨和移动导轨的拼接数量；当确定需要拼接时，将所需的移动导轨与固定导轨进行拼接固定，并展开移动导轨底部的支撑杆，形成所需的拉伸轨道；

步骤3、安装固定夹具：将固定夹具安装在背离拉伸驱动机构的拉伸轨道的自由端；

步骤4、判断是否布设现场溶液环境：根据试验要求，确定是否需要布设现场溶液环境；若需要布设现场溶液环境，则进入步骤5；否则直接跳转至步骤6；

步骤5、安装伸缩式溶液箱：将伸缩式溶液箱放置在固定夹具和移动夹具之间的拉伸轨道上，且伸缩式溶液箱的两端分别与固定夹具和移动夹具密封可拆卸连接；其中，伸缩式溶液箱的初始拉伸长度与土工合成材料试样初始长度相适应；

步骤6、安装拉伸传力系统：将拉伸件的一端依次与拉力传感器和移动夹具相连接，另一端与拉伸驱动机构相连接；拉伸驱动机构包括电动机箱；接着，在移动夹具或带动移动夹具滑动的滑块上布设水平位移计；最后，将拉力传感器和水平位移计均与数据采集仪相连接；

步骤7、记录伸缩式溶液箱伸长时的系统阻力：当拉伸轨道中安装有伸缩式溶液箱时，拉伸驱动机构按照设定拉伸速度对拉伸件进行拉伸；在拉伸过程中，拉力传感器实时记录伸缩式溶液箱伸长产生的系统阻力N；当拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，直接跳转至步骤8；

步骤8、安装试样，具体安装方法如下：

A、当开展无溶液环境的拉伸试验，且拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，将土工合成材料试样的两端分别直接与固定夹具和移动夹具相连接；

B、当开展有溶液环境的拉伸试验，将土工合成材料试样放置在伸缩式溶液箱内，并将其两端分别与固定夹具和移动夹具相连接；接着，向伸缩式溶液箱内填注现场溶液，并使现场溶液将整个土工合成材料试样淹没；

步骤9、施加拉伸荷载，具体施加方法如下：

A、当开展无溶液环境的拉伸试验，且拉伸轨道中无伸缩式溶液箱时，拉伸驱动机构直接以步骤7中相同的设定拉伸速度进行拉伸直至土工合成材料试样断裂；

B、当开展有溶液环境的拉伸试验，拉伸驱动机构先平衡系统阻力N，然后以步骤7中相同的设定拉伸速度进行拉伸直至土工合成材料试样断裂；

步骤10、获取位移与拉力曲线：在步骤9施加拉伸荷载的同时，水平位移计实时监测移动夹具的水平位移并将水平位移数据传输给数据采集仪，拉力传感器实时监测拉伸驱动机构对土工合成材料试样的拉力并将拉力数据传输给数据采集仪；数据采集仪根据接收到的水平位移数据和拉力数据，绘制位移与拉力曲线；

步骤11、重复步骤8至步骤10，得到同种土工合成材料试样的多组位移与拉力曲线。

8.根据权利要求7所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验方法，其特征在于：步骤5中，伸缩式溶液箱的两端分别与固定夹具和移动夹具采用电磁吸附连接，且电磁吸附连接部位通过设置止水实现密封。

9.根据权利要求7所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验方法，其特征在于：步骤22中，固定导轨和移动导轨的长度均为0.5m，且移动导轨具有两根，分别为移动导轨一和移动导轨二，则拉伸轨道的具体组装方法为：

A、当确定的试样拉伸变形量小于0.5m时，则不需要拼接移动导轨；

B、当确定的试样拉伸变形量大于0.5m和小于1m时，则将移动导轨一拼接在固定导轨的自由端，并展开移动导轨一底部的支撑杆，从而形成拉伸轨道；

C、当确定的试样拉伸变形量大于1m和小于1.5m时，则将移动导轨一和移动导轨二依次拼接在固定导轨的自由端，并依次展开移动导轨一和移动导轨二底部的支撑杆，从而形成拉伸轨道。

10.根据权利要求7所述的现场溶液环境下土工合成材料便携式拉伸试验方法，其特征在于：步骤8中的现场溶液为酸溶液、碱溶液、垃圾液或污水，具体根据所需模拟的现场环境进行选择。