CN212483302U - 一种土工合成材料双界面摩擦试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土工合成材料双界面摩擦试验装置，该装置的钢架上设置有下压装置、下层钢板和驱动装置，下压装置的底座固定在钢架的上方横梁上，下层钢板固定于钢架的立柱上，下压装置的顶压端下方与下层钢板的上方之间设置有上层钢板，上层钢板与下层钢板水平设置，上层钢板与下层钢板之间设置有中间钢板，中间钢板的一端连接有驱动装置，驱动装置固定在钢架上。本实用新型不需要使用滑块，可以消除其对试验结果的不利影响。而且本装置相当于同时对两个界面进行试验，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。

Description

一种土工合成材料双界面摩擦试验装置

技术领域

本实用新型涉及土工合成材料技术领域，具体涉及一种土工合成材料双界面摩擦试验装置。

背景技术

土工合成材料已广泛应用于水利、公路、铁路、市政和建筑工程等领域，根据其工程应用情况，按其功能可划分为个方面如：加筋作用、防渗作用、排水作用、过滤作用、隔离作用和保护作用。在卫生填埋场中，为防止填埋垃圾产生的渗沥液渗入地下造成环境污染，必须设置土工合成材料衬垫层。衬垫层一般都是以橡胶、树脂等高分子材料做成的土工膜为主，辅以其它土工合成材料。随着科技的发展、新材料的不断出现以及环保意识的不断增强，国内外都把衬垫层作为一个系统来考虑，将土工膜、土工网、土工织物、土工复合膨润土垫（GCL）、土工格栅等多层材料联合使用。

上述各种土工合成材料，在垃圾填埋场衬垫层中所发挥的功能各异，但就土工合成材料与土体、土工合成材料之间的接触作用这一点上具有相似之处,因此界面摩擦特性的试验与研究一直是土工合成材料应用中的一个重要环节。特别是在环保意义重大的填埋场工程中，当土工合成材料间界面构成薄弱位置时，研究和设计人员需要通过接触面摩擦特性试验为土工合成材料工程应用提供设计参数，为工程的稳定性与变形分析提供依据。

土工合成材料界面摩擦特性试验装置通常采用对界面施加垂直荷载的条件下施加剪切力的方式测试界面摩擦特性。传统试验装置需要设置滑块以保证施加的水平拉力为材料间界面的摩擦力。但滑块在垂直荷载作用下会产生阻力，且随着荷载增大阻力也越大，如果阻力测量不准确将影响试验结果。另外滑块的质量以及随着使用时间增长产生的性能下降都会对试验的准确性造成影响。

发明内容

实用新型目的：

本实用新型提供一种土工合成材料双界面摩擦试验装置，其目的是解决传统试验装置中滑块导致试验不准确的影响。

技术方案：

一种土工合成材料双界面摩擦试验装置，该装置的钢架上设置有下压装置、下层钢板和驱动装置，下压装置的底座固定在钢架的上方横梁上，下层钢板固定于钢架的立柱上，下压装置的顶压端下方与下层钢板的上方之间设置有上层钢板，上层钢板与下层钢板水平设置，上层钢板与下层钢板之间设置有中间钢板，中间钢板的一端连接有驱动装置，驱动装置固定在钢架上；

下压装置与上层钢板连接处、中间钢板与驱动装置连接处均设置有荷载传感器，中间钢板的端部还设置有位移计，位移计固定在钢架上；

中间钢板的长度大于上层钢板或者下层钢板的长度。

上层钢板下表面与下层钢板上表面粘贴土工合成材料A试样，中间钢板上下两侧表面粘贴土工合成材料B试样。

下层钢板通过栓钉固定于钢架的立柱上。

优点及效果

本实用新型的土工合成材料双界面摩擦试验装置不需要使用滑块，可以消除其对试验结果的不利影响。而且，本装置相当于同时对两个界面进行试验，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。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为钢架结构示意图；

图3为上层钢板与中间钢板俯视图；

图中：1.钢架、1-1.钢架立柱、1-2.钢架横梁、1-3.钢架立柱、1-4.钢架立杆、2.上层钢板、3.中间钢板、4.下层钢板、5.荷载传感器、6.下压装置、7.驱动装置、8.栓钉、9.位移计、10.土工合成材料A试样、11.土工合成材料B试样。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

本实用新型不需要使用滑块，通过驱动装置带动中间钢板在上层钢板和下层钢板之间的水平移动，即可实现土工合成材料的摩擦试验，可以消除滑块对试验结果的不利影响。而且，本装置一个驱动装置同时对两个界面进行试验，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。

如图1-2所示，一种土工合成材料双界面摩擦试验装置,该装置的钢架1上设置有下压装置6、下层钢板4和驱动装置7，下压装置6的底座固定在钢架1的上方横梁上，下层钢板4通过栓钉8固定于钢架1左侧的四个立柱上，通过栓钉8的调整，以适应不同厚度土工合成材料。下压装置6的顶压端下方与下层钢板4的上方之间设置有上层钢板2，上层钢板2与下层钢板4平行设置，上层钢板2与下层钢板4之间设置有中间钢板3，中间钢板3的一端连接有驱动装置7，驱动装置7水平固定在钢架1右侧的另一个立柱上，下压装置6与上层钢板2连接处、中间钢板3与驱动装置7连接处均设置有荷载传感器5，中间钢板3的端部还设置有位移计9，位移计9固定在钢架1上。

如图3所示，上层钢板2与下层钢板4结构一致，中间钢板3的长度大于上层钢板2或者下层钢板4的长度。

下压装置6可为千斤顶或者其他具有相同顶升作用的装置，驱动装置7可为电动伺服缸或者其他具有相同驱动作用的装置。电动伺服缸为现有产品，可以购买于杭州邦威技术有限公司，POP-M型电动伺服缸；荷载传感器5为现有产品，可以购买于宁波镇海传感器厂，ZFL-A轮辐传感器；位移计9为现有产品，可以购买于深圳市贝斯特宁科技有限公司，电阻式位移传感器NOVO-BWL。

上层钢板2下表面与下层钢板4上表面粘贴土工合成材料A试样10，中间钢板3上下两侧表面粘贴土工合成材料B试样11。这样设置相当于同一个实验装置同时对两个界面进行试验，两个界面即为上层钢板2下表面与中间钢板3的上表面形成的一个试验界面，中间钢板3的下表面与下层钢板4上表面形成的另一个试验界面。同时进行两个试验界面，可以减小试样间差异性的影响，使测试结果更加接近实际。也可以根据实验需求设置多个钢板，形成多个试验界面，多个钢板由一个驱动装置驱动，例如，设置三个竖直方向可调的水平钢板，在三个竖直方向可调的水平钢板之间设置有两个水平方向可移动的钢板，这样就能形成四个试验界面，原理与本装置原理一致，在此不复述。

上层钢板2、中间钢板3和下层钢板4彼此之间水平设置，可方便土工合成材料试样就位对齐，另外中间钢板3的厚度较薄，不影响中间钢板3的水平受力，而且可最大程度减小中间钢板重量对界面摩擦力的影响。

本装置的上层钢板2、中间钢板3和下层钢板4彼此之间也可以竖直设置，可以理解为将本装置整体结构顺时针或者逆时针旋转90°，这样设置可以彻底避免中间钢板3的重力对界面摩擦力的影响，但在驱动装置7提供拉力或者推力使中间钢板3相对于上层钢板2和下层钢板4移动产生摩擦力时，需要驱动装置7提供拉力或者推力将中间钢板3的重力减掉，已确定驱动装置7提供拉力或者推力的准确性。此种竖直结构（上层钢板2、中间钢板3和下层钢板4彼此之间竖直设置）的操作原理与本申请中描述的水平结构（上层钢板2、中间钢板3和下层钢板4彼此之间水平设置）完全一致，在此不复述。

实施例1

如图1-3所示，一种土工合成材料双界面摩擦试验装置，该装置包括钢架1、上层钢板2、中间钢板3、下层钢板4、荷载传感器5、下压装置6、驱动装置7；下层钢板4通过栓钉8固定于四个钢架立柱1-1上，通过调整栓钉8的固定位置，能够适应不同厚度土工合成材料。下压装置6倒立设置，下压装置6的底座固定于钢架横梁1-2下侧，下压装置6的顶压端接触上层钢板2，下压装置6用于提供对界面施加垂直荷载，下压装置6与上层钢板2之间设置荷载传感器5；中间钢板3位于下层钢板4之上，上层钢板2置于中间钢板3上部，即中间钢板3位于上层钢板2与下层钢板4之间；中间钢板3的端部连接有驱动装置7，驱动装置7用于水平方向驱动中间钢板3，驱动装置7底部固定于钢架立柱1-3上，保持驱动装置7在水平方向提供驱动力，当驱动装置7驱动中间钢板3在上层钢板2与下层钢板4之间水平移动时，即可获得摩擦特性，从而避免设置有滑块，避免滑块在垂直荷载作用下产生的阻力导致试验结果不准确。

中间钢板3与驱动装置7连接端部通过荷载传感器5；中间钢板3与驱动装置7连接的一端设置有位移计9，位移计9设置在钢架立杆1-4上，位移计9位于中间钢板3与下层钢板4之间；上层钢板2下表面与下层钢板4上表面粘贴土工合成材料A试样10，中间钢板3上下两侧表面粘贴土工合成材料B试样11，当驱动装置7驱动中间钢板3在上层钢板2与下层钢板4之间水平移动时，通过上层钢板2下表面的土工合成材料A试样10与中间钢板3上表面的土工合成材料B试样11界面的相对运动可以获得摩擦特性，同时通过中间钢板3下表面的土工合成材料B试样11与下层钢板4上表面的土工合成材料A试样10界面的相对运动也可以获得摩擦特性。

考虑承载因素以及所需刚度，上层钢板厚度采用15mm、中间钢板厚度采用5mm、下层钢板厚度采用25mm；下层钢板上下位置可以通过栓钉调整，以适应不同厚度土工合成材料。中间钢板厚度采用5mm，其目的是尽量降低中间钢板的质量，减小中间钢板自身重力对中间钢板3与下层钢板4之间摩擦力的影响。

进行试验时，首先将拟测试的两种土工合成材料试样土工合成材料A试样10和土工合成材料B试样11粘贴于上层钢板2、中间钢板3、下层钢板4的指定位置，然后将下层钢板4用栓钉8固定到钢架立柱1-1上，根据土工合成材料厚度调整到合适高度，接着放置中间钢板3，将中间钢板3的端部通过荷载传感器5与驱动装置7连接，再将上层钢板2就位，调节下压装置6伸出长度将荷载传感器5压在上层钢板2上，通过荷载传感器5反馈的垂直荷载，调整下压装置6的垂直荷载大小，以满足试验要求。启动驱动装置7，对中间钢板3施加水平拉力，并控制加载速度，试验过程中通过人肉眼观察或者数据采集仪记录中间钢板3端部荷载传感器以及位移计读数，据此分析土工合成材料A试样10和土工合成材料B试样11间界面的摩擦特性。

Claims (3)

1.一种土工合成材料双界面摩擦试验装置，其特征在于：该装置的钢架（1）上设置有下压装置（6）、下层钢板（4）和驱动装置（7），下压装置（6）的底座固定在钢架（1）的上方横梁上，下层钢板（4）固定于钢架（1）的立柱上，下压装置（6）的顶压端下方与下层钢板（4）的上方之间设置有上层钢板（2），上层钢板（2）与下层钢板（4）水平设置，上层钢板（2）与下层钢板（4）之间设置有中间钢板（3），中间钢板（3）的一端连接有驱动装置（7），驱动装置（7）固定在钢架（1）上；

下压装置（6）与上层钢板（2）连接处、中间钢板（3）与驱动装置（7）连接处均设置有荷载传感器（5），中间钢板（3）的端部还设置有位移计（9），位移计（9）固定在钢架（1）上；

中间钢板（3）的长度大于上层钢板（2）或者下层钢板（4）的长度。

2.根据权利要求1所述的土工合成材料双界面摩擦试验装置，其特征在于：上层钢板（2）下表面与下层钢板（4）上表面粘贴土工合成材料A试样（10），中间钢板（3）上下两侧表面粘贴土工合成材料B试样（11）。

3.根据权利要求1所述的土工合成材料双界面摩擦试验装置，其特征在于：下层钢板（4）通过栓钉（8）固定于钢架（1）的立柱上。

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