CN115615778B - 对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，包括：根据要试验的砾石黏土混合物试样的尺寸，选择对应尺寸的套娃式制样试验模具，并组装套娃式制样试验模具，套娃式制样试验模具包括静置段、拆卸左半、拆卸右半以及移动段；静置段包括静置端盖板、静置端外层套圈、静置端中层套圈、静置端里层套圈，移动段包括移动端盖板、移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈；对砾石黏土混合物进行击实；对套娃式制样试验模具进行封口；对套娃式制样试验模具固定；拆卸拆卸左半、拆卸右半，通过拉伸控制组件进行砾石黏土混合物的卧式单轴拉伸试验，并记录拉力数据。本发明能够对不同粒径的砾石与黏土混合物进行试验。

Description

对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法

技术领域

本发明属于土工试验技术领域，具体涉及一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法。

背景技术

土是岩石风化的产物，在力学性质上具有一定的抗剪强度、抗压强度和抗拉强度。但是在工程建筑中，土的抗拉强度基本都不被人们利用的，所以前人在研究土体强度的时候，大多忽略土体的抗拉强度。但是土体在工程中有时承受拉应力是不可回避的问题，拉应力作用常常发生在高大建筑物的周围。因此，近年来，土体抗拉强度的问题越来越突出。

测量土体抗拉强度的试验方法主要有：单轴拉伸试验、三轴拉伸试验、土梁弯曲试验、空心圆柱体试验、径向压裂试验等。单轴拉伸试验和三轴拉伸试验是通过对试样直接施加轴向拉力来测得抗拉强度的，属于直接拉伸试验方法；土梁弯曲试验、径向压裂试验、轴向压裂试验以及空心圆柱体试验是通过对试样施加压力或扭矩，再根据一定的假设从土样破坏时的压力或者扭矩计算出土体的抗拉强度，属于间接拉伸试验方法。

单轴拉伸试验按照试样的摆放，具体又可以分为立式单轴拉伸试验和卧式单轴拉伸试验，其中立式单轴拉伸试验以专利CN202111004574.2等为代表，这类单轴拉伸试验由于将试样立式摆放，拉伸的过程中，试样断裂的上半段的自重会对试验拉力的的测量产生影响，因此，越来越多的学者开始选择是有卧式单轴拉伸试验。

专利CN201210301366.3中，将试验模具设计成沙漏形，且中间没有设置过度段。这对黄土、砂土等纯土体试验是可行的，但是用于砾石黏土混合物试验时不可行。专利CN202010716525.0中，将试验模具设计成沙漏形，并在沙漏中部设置受拉段，且受拉段与夹持段的过渡面为平面，仍会存在一些隐患。比如：受拉段的端头发生应力集中，从而使得试样在端头处断裂，无法达到预期的试验效果。

与此同时，传统卧式单轴拉伸试验方法只能实现对某一固定尺寸的试样进行拉伸试验，而鲜有对多尺寸的土体试样进行卧式单轴拉伸的试验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，能够对不同粒径的砾石与黏土混合物进行试验。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，包括：

步骤1，制备砾石黏土混合物；

步骤2，根据要试验的砾石黏土混合物试样的尺寸，选择对应尺寸的套娃式制样试验模具，并组装所述套娃式制样试验模具，所述套娃式制样试验模具包括静置段、拆卸左半、拆卸右半以及移动段；所述静置段包括静置端盖板、静置端外层套圈、静置端中层套圈、静置端里层套圈，所述移动段包括移动端盖板、移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈；

步骤2-1，若选择的所述拆卸左半、所述拆卸右半的尺寸能够与所述静置端外层套圈以及所述移动端外层套圈对合，则组装所述静置端盖板、所述静置端外层套圈、所述拆卸左半、所述拆卸右半以及所述移动端外层套圈；

若选择的所述拆卸左半、所述拆卸右半的尺寸能够与所述静置端中层套圈以及所述移动端中层套圈对合，则将所述静置端中层套圈放入所述静置端外层套圈内，将所述移动端中层套圈放入所述移动端外层套圈内，再与所述静置端盖板、所述拆卸左半、所述拆卸右半连接；

若选择的所述拆卸左半、所述拆卸右半的尺寸能够与所述静置端里层套圈以及所述移动端里层套圈对合，则将所述静置端中层套圈、所述静置端里层套圈依次放入所述静置端外层套圈内，将所述移动端中层套圈、所述移动端里层套圈依次放入所述移动端外层套圈内，再与所述静置端盖板、所述拆卸左半、所述拆卸右半连接；

步骤2-2，对砾石黏土混合物进行击实；

步骤2-3，对所述套娃式制样试验模具进行封口；

步骤3，将所述套娃式制样试验模具的所述静置段安装于固定支撑平台，将所述移动段安装于移动支撑平台；拆卸所述拆卸左半、所述拆卸右半，通过拉伸控制组件进行砾石黏土混合物的卧式单轴拉伸试验，并记录拉力数据。

优选地，步骤1中，包括步骤：利用喷雾器，采用多次均匀喷洒的方式，将水喷洒在土料上，每次喷洒后将土样拌合均匀。

优选地，所述拆卸左半、所述拆卸右半组装形成的圆筒的直径为L1mm或者L2mm或者L3mm，其中，L1＞L2＞L3且L1＝L2+2mm＝L3+4mm。

优选地，所述静置端外层套圈和所述移动端外层套圈、所述静置端中层套圈和所述移动端中层套圈、所述静置端里层套圈和所述移动端里层套圈小尺寸端对应的内部直径分别为L1mm、L2mm、L3mm，外部直径分别为L1+2mm、L2+2mm、L3+2mm。

优选地，所述静置端外层套圈和所述移动端外层套圈、所述静置端中层套圈和所述移动端中层套圈、所述静置端里层套圈和所述移动端里层套圈大尺寸端对应的内部直径分别为L1’mm、L2’mm、L3’mm，L1’＝L1+3mm、L2’＝L2+3mm、L3’＝L3+3mm，外部直径分别为L1+5mm、L2+5mm、L3+5mm。

优选地，步骤2-2中，分3次将砾石黏土混合物装入所述套娃式制样试验模具。

优选地，每次击实后，对混合物上表面进行刨毛。

优选地，步骤3中，拆卸所述拆卸左半、所述拆卸右半之前，对所述拉伸控制组件进行复位操作，使得所述移动支撑平台处于预设位置。

优选地，步骤3中，设置所述拉伸控制组件的加载速率，以实现多档差速拉伸。

优选地，步骤3中，所述拉伸控制组件驱动所述移动支撑平台，所述移动支撑平台通过自身的V型滚轮在滚动轨道内发生滑动。

本发明的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法的有益效果在于：

(1)可以通过改变套娃式制样试验模具的构件组成，实现对不同粒径的砾石和黏土的混合物进行卧式单轴拉伸试验，符合土工试验规程方法标准(GBT 50123-2019)要求。

(2)采用套娃式制样试验模具，使内层构件与外层构件之间的连接更加轻巧，利用装置自身的结构进行固定，避免了复杂的拆卸与安装；而且本试验模具不仅可以用来击实制样，而且可以直接通过简单拆卸进行试验。

附图说明

图1a是本发明实施例拉伸装置在第一视角下的立体图；

图1b是本发明实施例拉伸装置在第二视角下的立体图；

图2a是本发明实施例拉伸装置的侧视图；

图2b是本发明实施例拉伸装置的俯视图；

图3a是本发明实施例静置端外层套圈的结构图；

图3b是本发明实施例静置端中层套圈的结构图；

图3c是本发明实施例静置端里层套圈的结构图；

图4a是本发明实施例第一拆卸左半圆板与第一拆卸右半圆板的拼接图；

图4b是本发明实施例第二拆卸左半圆板与第二拆卸右半圆板的拼接图；

图4c是本发明实施例第三拆卸左半圆板与第三拆卸右半圆板的拼接图；

图5是本发明实施例拉伸装置去除套娃式制样试验模具后的立体图；

图6a是本发明实施例拉伸装置去除套娃式制样试验模具后的侧视图；

图6b是本发明实施例拉伸装置去除套娃式制样试验模具后的俯视图；

图7是本发明实施例滚轮组件的立体图；

图8是本发明实施例针对第一拆卸左半圆板与第一拆卸右半圆板的组装流程图；

图9是本发明实施例针对第二拆卸左半圆板与第二拆卸右半圆板的组装流程图；

图10是本发明实施例针对第三拆卸左半圆板与第三拆卸右半圆板的组装流程图。

图中部件名称和标号如下：

固定支撑平台1：

固撑靠背1.1；固撑固定爪1.2；固撑凹座1.3；固撑底盘1.4；滚动轨道1.5；

套娃式制样试验模具2：

静置段2.1：静置端盖板2.11；静置端螺孔2.12；静置端侧连接耳2.13；静置端外层套圈2.14；静置端中层套圈2.15；静置端里层套圈2.16；

拆卸左半2.2：第一拆卸左半圆板2.21；第二拆卸左半圆板2.24；第三拆卸左半圆板2.25；

拆卸右半2.3：第一拆卸右半圆板2.31；拆卸右半上连接耳2.32；拆卸右半侧连接耳2.33；第二拆卸右半圆板2.34；第三拆卸右半圆板2.35；

移动段2.4：移动端盖板2.41；移动端螺孔2.42；移动端侧连接耳2.43；

移动支撑平台3：

移撑靠背3.1；移撑固定爪3.2；移撑凹座3.3；

滚轮组件3.4：V型滚轮3.41；滚轮支腿3.42；

测力传感器4；位移传感器5；拉伸控制组件6；采集组件7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

如图1和图2所示，本实施例公开了一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，该对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置包括固定支撑平台1、套娃式制样试验模具2、移动支撑平台3、测力传感器4、位移传感器5、拉伸控制组件6、采集组件7。

固定支撑平台1包括固撑靠背1.1、固撑固定爪1.2、固撑凹座1.3、固撑底盘1.4、滚动轨道1.5。固撑靠背1.1、固撑固定爪1.2、固撑凹座1.3、固撑底盘1.4、滚动轨道1.5连接形成整体。固撑靠背1.1、固撑凹座1.3、固撑底盘1.4沿着拉伸方向形成台阶结构，且高度逐级降低。固撑固定爪1.2安装在固撑靠背1.1上，用于固定套娃式制样试验模具2。固撑凹座1.3用于支撑套娃式制样试验模具2。固撑底盘1.4沿着拉伸方向延伸，滚动轨道1.5也沿着拉伸方向延伸且设置在固撑底盘1.4的顶面上。滚动轨道1.5的数量为两个，两个滚动轨道1.5在纵向方向间隔分布。

拉伸控制组件6、采集组件7安装于固撑底盘1.4。测力传感器4、位移传感器5分别安装于移动支撑平台3和拉伸控制组件6。

如图7所示，移动支撑平台3包括移撑靠背3.1、移撑固定爪3.2、移撑凹座3.3、滚轮组件3.4，移撑靠背3.1、移撑固定爪3.2、移撑凹座3.3、滚轮组件3.4连接成一个整体。滚轮组件3.4包括V型滚轮3.41和滚轮支腿3.42。V型滚轮3.41沿着滚动轨道1.5移动，且被滚动轨道1.5限制移动的位置，也即V型滚轮3.41只能在滚动轨道1.5范围内移动。滚轮组件3.4设置在移撑凹座3.3的底面，用于带动移撑凹座3.3移动。

滚轮组件3.4优选为四个，每一侧分布两个。滚轮支腿3.42为铝锂合金，强度高且质地轻，还具有抗疲劳和耐腐蚀性能。V型滚轮3.41与滚轮支腿3.42连接处选用高精度耐磨轴承，尽可能的减少摩擦力及后期试验过程中的损耗。V型滚轮3.41的一个端面的结构近似为菱形，有效地减少与滚动轨道1.5的接触面积，从而减少阻力。以提高试验准确度。

滚动轨道1.5为底部稍窄，顶部稍宽的倒梯形凹槽，可以很好的对V型滚轮3.41的滚动轨迹进行限制，从而保证土样在拉伸的过程中不会发生偏心受拉的情况，即保证拉伸始终为一条轴上的单轴拉伸。

移撑固定爪3.2设置在移撑靠背3.1上，移撑靠背3.1竖直延伸，移撑凹座3.3水平朝向固撑凹座1.3延伸，移撑靠背3.1的底端与移撑凹座3.3连接。

其中，套娃式制样试验模具2包括静置段2.1、拆卸左半2.2、拆卸右半2.3、移动段2.4。静置段2.1可放置于固撑凹座1.3上且由固撑凹座1.3支撑，并通过螺钉与固撑固定爪1.2连接，使得静置段2.1保持固定不动。拆卸左半2.2与拆卸右半2.3在纵向上对称设置且拼接成整个实验模具的核心拉伸段，在试验之前，需要将其拆除。移动段2.4可放置于移动支撑平台3的移撑凹座3.3上且由移撑凹座3.3支撑，并通过螺钉与移撑固定爪3.2连接，使得移动段2.4能够随着移动支撑平台3在拉伸方向移动。

静置段2.1包括静置端盖板2.11、静置端螺孔2.12、静置端侧连接耳2.13、静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16。通过静置端插销来连接静置端盖板2.11与静置段的主体，静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16依次套接形成静置段的主体。主体呈喇叭状，大尺寸端朝向固撑靠背1.1且与静置端盖板2.11连接。小尺寸端与核心拉伸段连接。

具体地，如图3所示，静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16为静置段的主体且为镁合金材质，质量较轻且强度足够大。静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16的外形均为喇叭状，小尺寸端的内径分别为12cm、10cm、8cm，小尺寸端的外径分别为14cm、12cm、10cm。大尺寸端的内径分别为15cm、13cm、11cm，大尺寸端的外径分别为17cm、15cm、13cm。

静置端中层套圈2.15套在静置端里层套圈2.16外，静置端外层套圈2.14套在静置端中层套圈2.15外，除了静置端盖板2.11以外，静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16三者之间不需要其余的固定件连接，在静置端插销将静置端盖板2.11固定在静置端螺孔2.12上后，几者便可成为一个整体。

静置端外层套圈2.14上设置有两个静置端侧连接耳2.13，两个静置端侧连接耳2.13在纵向上对称分布。静置端外层套圈2.14通过一个静置端侧连接耳2.13与拆卸左半2.2连接，通过另一个静置端侧连接耳2.13与拆卸右半2.3连接。

拆卸左半2.2包括第一拆卸左半圆板2.21、拆卸左半上连接耳、拆卸左半侧连接耳、第二拆卸左半圆板2.24、第三拆卸左半圆板2.25、拆卸左半下连接耳。同理，拆卸右半2.3包括第一拆卸右半圆板2.31、拆卸右半上连接耳2.32、拆卸右半侧连接耳2.33、第二拆卸右半圆板2.34、第三拆卸右半圆板2.35、拆卸右半下连接耳。

拆卸左半上连接耳与拆卸右半上连接耳2.32通过螺钉连接，拆卸左半下连接耳与拆卸右半下连接耳通过螺钉连接，以将拆卸左半2.2与拆卸右半2.3连接在一起。

拆卸左半侧连接耳用于连接拆卸左半2.2与静置段2.1以及移动段2.4。拆卸右半侧连接耳2.33用于连接拆卸右半2.3与静置段2.1以及移动段2.4。

移动段2.4包括移动端盖板2.41、移动端螺孔2.42、移动端侧连接耳2.43、移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈。通过移动端插销来连接移动端盖板2.41与移动段的主体，移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈依次套接形成移动段的主体。主体呈喇叭状，大尺寸端朝向移撑靠背3.1且与移动端盖板2.41连接。小尺寸端与核心拉伸段连接。

移动段2.4的材料与静置段2.1材质相同，结构与静置段2.1的结构对称。

如图1所示，静置端插销能够提高静置段2.1结构连接可靠性。移动端插销用于提高移动段2.4结构连接可靠性，从而提高整个试验效果。

如图4所示，图4中的图a为第一拆卸左半圆板2.21、第一拆卸右半圆板2.31拼接后的结构图。该结构的外部直径为14cm，内部直径为12cm。该结构与静置端外层套圈2.14以及移动端外层套圈的小尺寸端的尺寸配合。

图4中的图b为第二拆卸左半圆板2.24、第二拆卸右半圆板2.34拼接后的结构图。该结构的外部直径为12cm，内部直径为10cm。该结构与静置端中层套圈2.15以及移动端中层套圈的小尺寸端的尺寸配合。

图4中的图c为第三拆卸左半圆板2.25、；第三拆卸右半圆板2.35拼接后的结构图。该结构的外部直径为10cm，内部直径为8cm。该结构与静置端里层套圈2.16以及移动端里层套圈的小尺寸端的尺寸配合。

图4中的三种结构的材质均为铝合金，密度低且强度足够高，可接近或者超越优质钢，塑性好。

图4中显示的三种结构单独使用，试验时，根据需要选择其中一个，具体组装过程为：

当选择图4中图a的结构进行试验时，将静置端外层套圈2.14、移动端外层套圈、第一拆卸左半圆板2.21、第一拆卸右半圆板2.31四个部件相互连接。

当选择图4中的图b的结构进行试验时，将静置端中层套圈2.15放入静置端外层套圈2.14内，同样，将移动端中层套圈放入移动端外层套圈内，然后再与第二拆卸左半圆板2.24、第二拆卸右半圆板2.34连接。

当选择图4中图c时，将静置端中层套圈2.15放入静置端外层套圈2.14内，将静置端里层套圈2.16放入静置端中层套圈2.15内。同样，将移动端中层套圈放入移动端外层套圈内，再将移动端里层套圈放入移动端中层套圈内。再与第三拆卸左半圆板2.25、；第三拆卸右半圆板2.35连接。

如图5和图6所示，固定支撑平台1和移动支撑平台3的材质均为铝锂合金，强度高且质地轻，还具有抗疲劳和耐腐蚀性能。固定支撑平台1的固撑凹座1.3具有与静置段2.1配合的凹槽。移动支撑平台3的移撑凹座3.3具有与移动段2.4配合的凹槽。

本实施例通过静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16的套接结构以及移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈的套接结构，从而能够适应图4中的图a、图b、图c三种尺寸的试样。

本实施例的静置段2.1不限定为三层套接结构，移动段2.4不限定为三层套接结构。可以根据需要选择套接的层数，以达到对不同粒径的砾石与黏土的混合物进行试验的目的。

本实施例的静置段2.1位置固定，拉伸控制组件6拉伸移动支撑平台3进而拉伸移动段2.4。测力传感器4、位移传感器5、采集组件7对拉伸的数据进行采集。

基于上述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，本实施例的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法包括步骤：

步骤1，砾石黏土混合物的制备：

步骤1-1，从土场取得适量天然黏土料，自然风干后碾碎。

步骤1-2，根据试验土体的目标含水率，计算出所需干土质量及外加水的质量。

步骤1-3，利用小型喷雾器，采用多次均匀喷洒的方式，将水喷洒在土料上，每次喷洒后将土样拌合均匀。

步骤1-4，向黏土内掺入级配良好的砾石，充分拌合形成砾石黏土混合物。

步骤1-5，将配置好的砾石黏土混合物装入密闭容器中静置24小时。

步骤2，根据要试验的砾石黏土混合物试样的尺寸，选择对应尺寸的套娃式制样试验模具2，并组装套娃式制样试验模具2。

步骤2-1，选择对应尺寸的套娃式制样试验模具2，并组装套娃式制样试验模具2。

根据实际需要，假设需要制备的砾石黏土混合物需要混入砾石的最大粒径分别为D1mm、D2mm、D3mm，其中，D1＞D2＞D3。根据土工试验规程方法标准(GBT 50123-2019)规定，则拆卸左半2.2和拆卸右半2.3组装形成的圆筒的直径分别为L1mm、L2mm、L3mm，其中，L1＞L2＞L3且L1＝L2+2mm＝L3+4mm，即第一拆卸左半圆板2.21和第一拆卸右半圆板2.31、第二拆卸左半圆板2.24和第二拆卸右半圆板2.34、第三拆卸左半圆板2.25和第三拆卸右半圆板2.35对应的内部直径分别为L1mm、L2mm、L3mm，外部直径为L1+2mm、L2+2mm、L3+2mm。与此同时，静置端外层套圈2.14和移动端外层套圈、静置端中层套圈2.15和移动端中层套圈、静置端里层套圈2.16和移动端里层套圈小尺寸端对应的内部直径分别为L1mm、L2mm、L3mm，外部直径为L1+2mm、L2+2mm、L3+2mm。静置端外层套圈2.14和移动端外层套圈、静置端中层套圈2.15和移动端中层套圈、静置端里层套圈2.16和移动端里层套圈大尺寸端对应的内部直径分别为L1’mm、L2’mm、L3’mm，L1’＝L1+3mm、L2’＝L2+3mm、L3’＝L3+3mm，外部直径为L1+5mm、L2+5mm、L3+5mm。因为L1＝L2+2mm＝L3+4mm，所以静置端里层套圈2.16可以放入静置端中层套圈2.15内且刚好吻合，静置端中层套圈2.15可以放入静置端外层套圈2.14内且刚好吻合。同样，移动端里层套圈可以放入移动端中层套圈内且刚好吻合，移动端中层套圈可以放入移动端外层套圈内且刚好吻合。

组装后，套娃式制样试验模具2的各构件之间可实现紧密衔接，确保土体试样也即砾石黏土混合物的完整，以达到提高试验可靠性的目的。

当要试验的砾石黏土混合物试样对应的拆卸左半2.2、拆卸右半2.3为图4中图a的结构时，按照图8的过程进行组装套娃式制样试验模具2。具体过程为：按照图8a所示的方式，将静置端盖板2.11、静置端外层套圈2.14、第一拆卸左半圆板2.21和第一拆卸右半圆板2.31、移动端外层套圈按照从上到下的顺序摆放。如图8b所示，用螺栓穿过静置端螺孔2.12，将静置端盖板2.11与静置端外层套圈2.14连接在一起，用螺栓穿过拆卸左半上连接耳和拆卸右半上连接耳2.32以及用螺栓穿过拆卸左半下连接耳和拆卸右半下连接耳以将第一拆卸左半圆板2.21和第一拆卸右半圆板2.31连接在一起。用螺栓穿过静置端侧连接耳2.13与拆卸左半侧连接耳以及用螺栓穿过移动端侧连接耳2.43与拆卸左半侧连接耳以及用螺栓穿过静置端侧连接耳2.13与拆卸右半侧连接耳2.33以及用螺栓穿过移动端侧连接耳2.43与拆卸右半侧连接耳2.33以将套娃式制样试验模具2各个部分连接为一体。

当要试验的砾石黏土混合物试样对应的拆卸左半2.2、拆卸右半2.3为图4中图b的结构时，按照图9的过程进行组装套娃式制样试验模具2。图9的组装过程与图8原理相同，不同之处在于：由于第二拆卸左半圆板2.24和第二拆卸右半圆板2.34组合成的圆筒的直径小于第一拆卸左半圆板2.21和第一拆卸右半圆板2.31组合成的圆筒的直径，因此，需要在静置端外层套圈2.14内增加静置端中层套圈2.15，在移动端外层套圈内增加移动端中层套圈。

当要试验的砾石黏土混合物试样对应的拆卸左半2.2、拆卸右半2.3为图4中图c的结构时，按照图10的过程进行组装套娃式制样试验模具2。图10的组装过程与图9原理相同，不同之处在于：由于第三拆卸左半圆板2.25和第三拆卸右半圆板2.35组合成的圆筒的直径小于第二拆卸左半圆板2.24和第二拆卸右半圆板2.34组合成的圆筒的直径。因此，需要在静置端中层套圈2.15内增加静置端里层套圈2.16，在移动端中层套圈内增加移动端里层套圈。

步骤2-2对砾石黏土混合物进行击实：

根据需要，可选用两种重量的击实锤(4.5kg或2.5kg)和三种不同的击实次数(100次、200次，300次)对砾石黏土混合物进行击实，以方便制备多种不同干密度的土样。

称取所需量静置后的步骤1得到的砾石黏土混合物，等分为三份，将第一份土样装入组装好的套娃式制样试验模具2中，土体上表面越过layer 1层标识线，根据实际情况选择合适的击实锤与击实次数对土样进行击实，击实后土样的上表面应与layer 1层标识线齐平，并用铲子在土层表面处刨毛。重复上述操作，将第二、第三份土样装入组装好的套娃式制样试验模具2中并完成击实。

步骤2-3对套娃式制样试验模具2进行封口处理：

在击实完毕后，将移动端盖板2.41放置在土体试样表面，同时对准移动端螺孔2.42，用螺栓对移动端盖板2.41进行固定，完成整个试样的制备以及模具的封口处理。

步骤3，进行砾石黏土混合物的卧式单轴拉伸试验：具体试验方法，包括如下步骤。

步骤3-1，首先将拉伸控制组件6进行复位操作，确保移动支撑平台3处于合适位置；

如图1以及图6所示，将步骤2得到的套娃式制样试验模具2以及位于套娃式制样试验模具2内的砾石黏土混合物整体安装至固定支撑平台1以及移动支撑平台3上，使得静置端外层套圈2.14位于固撑凹座1.3上以及移动端外层套圈位于移撑凹座3.3上。

用螺栓穿过固撑固定爪1.2、静置端螺孔2.12、移撑固定爪3.2、移动端螺孔2.42，将套娃式制样试验模具2的静置段2.1与固定支撑平台1连接，将移动段2.4与移动支撑平台3连接。

步骤3-2，将嵌套式制样试验模具2的受拉段拆卸：

在保证静置段2.1固定于固定支撑平台1以及移动段2.4固定于移动支撑平台3的情况下，将拆卸左半2.2和拆卸右半2.3拆卸下来。

具体地，当要试验的砾石黏土混合物试样对应的拆卸左半2.2、拆卸右半2.3为图4中图a的结构时，将第一拆卸左半圆板2.21、第一拆卸右半圆板2.31上的拆卸左半上连接耳、拆卸左半侧连接耳、拆卸左半下连接耳、拆卸右半上连接耳2.32、拆卸右半侧连接耳2.33、拆卸右半下连接耳的螺栓拆除，将第一拆卸左半圆板2.21、第一拆卸右半圆板2.31卸下。

当要试验的砾石黏土混合物试样对应的拆卸左半2.2、拆卸右半2.3为图4中图b的结构时，将第二拆卸左半圆板2.24、第二拆卸右半圆板2.34上的拆卸左半上连接耳、拆卸左半侧连接耳、拆卸左半下连接耳、拆卸右半上连接耳2.32、拆卸右半侧连接耳2.33、拆卸右半下连接耳的螺栓拆除，将第二拆卸左半圆板2.24、第二拆卸右半圆板2.34卸下。

当要试验的砾石黏土混合物试样对应的拆卸左半2.2、拆卸右半2.3为图4中图c的结构时，将第三拆卸左半圆板2.25、第三拆卸右半圆板2.35上的拆卸左半上连接耳、拆卸左半侧连接耳、拆卸左半下连接耳、拆卸右半上连接耳2.32、拆卸右半侧连接耳2.33、拆卸右半下连接耳的螺栓拆除，将第三拆卸左半圆板2.25、第三拆卸右半圆板2.35卸下。

值得注意的是，在拆卸过程中，应可能少的对试样进行扰动，以免损坏试样。

步骤3-3，开始试验直至试样被拉断：

根据需要，设置拉伸控制组件6的加载速率，以实现多档差速拉伸。拉伸速率可分为以下三档：一档速率V1＝0.01454mm/s、二档速率V2＝2*V1＝0.02908mm/s、三档速率V3＝3*V1＝0.04362mm/s。

启动拉伸控制组件6，移动支撑平台3底部的4个V型滚轮3.41在滚动轨道1.5内发生滑动，带动移动段2.4沿同方向匀速运动，从而使得拉伸段的土体试样产生拉伸；随着拉伸的进行，采集组件7会记录拉力逐渐增大的过程，直到试样发生断裂，拉力下降，采集组件7收集拉力数据并保存至电脑端。

在拉伸过程中，滚动轨道1.5起沿滑动导向作用，另一方面，V型滚轮3.41减小了摩擦，提高了试验的精度。

步骤4，处理数据：

电脑根据接收到的拉伸应力和轴向拉伸位移，绘制拉伸应力-时间曲线和轴向拉伸位移-时间曲线。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于，包括：

步骤1，制备砾石黏土混合物；

步骤2，根据要试验的砾石黏土混合物试样的尺寸，选择对应尺寸的套娃式制样试验模具(2)，并组装所述套娃式制样试验模具(2)，所述套娃式制样试验模具(2)包括静置段(2.1)、拆卸左半(2.2)、拆卸右半(2.3)以及移动段(2.4)；所述静置段(2.1)包括静置端盖板(2.11)、静置端外层套圈(2.14)、静置端中层套圈(2.15)、静置端里层套圈(2.16)，所述移动段(2.4)包括移动端盖板(2.41)、移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈；

步骤2-1，若选择的所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)的尺寸能够与所述静置端外层套圈(2.14)以及所述移动端外层套圈对合，则组装所述静置端盖板(2.11)、所述静置端外层套圈(2.14)、所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)以及所述移动端外层套圈；

若选择的所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)的尺寸能够与所述静置端中层套圈(2.15)以及所述移动端中层套圈对合，则将所述静置端中层套圈(2.15)放入所述静置端外层套圈(2.14)内，将所述移动端中层套圈放入所述移动端外层套圈内，再与所述静置端盖板(2.11)、所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)连接；

若选择的所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)的尺寸能够与所述静置端里层套圈(2.16)以及所述移动端里层套圈对合，则将所述静置端中层套圈(2.15)、所述静置端里层套圈(2.16)依次放入所述静置端外层套圈(2.14)内，将所述移动端中层套圈、所述移动端里层套圈依次放入所述移动端外层套圈内，再与所述静置端盖板(2.11)、所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)连接；

步骤2-2，对砾石黏土混合物进行击实；

步骤2-3，对所述套娃式制样试验模具(2)进行封口；

步骤3，将所述套娃式制样试验模具(2)的所述静置段(2.1)安装于固定支撑平台(1)，将所述移动段(2.4)安装于移动支撑平台(3)；拆卸所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)，通过拉伸控制组件(6)进行砾石黏土混合物的卧式单轴拉伸试验，并记录拉力数据。

2.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于：步骤1中，包括步骤：利用喷雾器，采用多次均匀喷洒的方式，将水喷洒在土料上，每次喷洒后将土样拌合均匀。

3.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于：所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)组装形成的圆筒的直径为L1 mm或者L2mm或者L3 mm，其中，L1＞L2＞L3且L1＝L2+2mm＝L3+4mm。

4.根据权利要求1所述的一种可对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的试验方法，其特征在于：所述静置端外层套圈(2.14)和所述移动端外层套圈、所述静置端中层套圈(2.15)和所述移动端中层套圈、所述静置端里层套圈(2.16)和所述移动端里层套圈小尺寸端对应的内部直径分别为L1 mm、L2 mm、L3 mm，外部直径分别为L1+2mm、L2+2mm、L3+2mm。

5.根据权利要求1所述的一种可对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的试验方法，其特征在于：所述静置端外层套圈(2.14)和所述移动端外层套圈、所述静置端中层套圈(2.15)和所述移动端中层套圈、所述静置端里层套圈(2.16)和所述移动端里层套圈大尺寸端对应的内部直径分别为L1’mm、L2’mm、L3’mm，L1’＝L1+3mm、L2’＝L2+3mm、L3’＝L3+3mm，外部直径分别为L1+5mm、L2+5mm、L3+5mm。

6.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于：步骤2-2中，分3次将砾石黏土混合物装入所述套娃式制样试验模具(2)。

7.根据权利要求4所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于：每次击实后，对混合物上表面进行刨毛。

8.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于：步骤3中，拆卸所述拆卸左半(2.2)、所述拆卸右半(2.3)之前，对所述拉伸控制组件(6)进行复位操作，使得所述移动支撑平台(3)处于预设位置。

9.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于：步骤3中，设置所述拉伸控制组件(6)的加载速率，以实现多档差速拉伸。

10.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的方法，其特征在于：步骤3中，所述拉伸控制组件(6)驱动所述移动支撑平台(3)，所述移动支撑平台(3)通过自身的V型滚轮(3.41)在滚动轨道(1.5)内发生滑动。