CN213632998U - 一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，包括试验箱Ⅰ、工作台Ⅱ、悬挂装置Ⅲ、夹具装置Ⅳ、水平施力装置Ⅴ、导向装置Ⅵ、液压加载装置Ⅶ、数据采集装置Ⅷ，其特征在于：所述试验箱Ⅰ位于工作台Ⅱ上方，所述悬挂装置Ⅲ位于试验箱Ⅰ上方，所述夹具装置Ⅳ设有四组，四组所述夹具装置Ⅳ分别位于试验箱Ⅰ四周，所述水平施力装置Ⅴ也设有四组。本发明可实现土工合成材料在土中或空气中顶压和拉伸双状态下的蠕变，并且引入倒插刺实现试样的整体拉伸扩张，用于研究土工合成材料在真实工作条件下的蠕变性能，比现有单状态条件下的拉伸蠕变试验机更具有实际意义。

Description

一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置

技术领域

本实用新型涉及材料性能试验相关技术领域，具体为一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置。

背景技术

土工合成材料的蠕变特性是当今研究的热点问题。对于土工合成材料蠕变特性的测试，往往采用常规的水平拉伸蠕变试验方法，所测的蠕变特性与土工合成材料在部分工程应用中的主要受力状态相差较大，不能准确地反映土工合成材料在法向顶压、水平拉伸双状态下空气中或土中的蠕变特性。

现有的试验装置仅能单独地反映水平拉伸或顶压状态下的蠕变特性，未能将二者结合。土中蠕变试验装置仅能用于单状态的单向水平拉伸蠕变试验，未能进行双向的水平拉伸土中蠕变试验及包含顶压状态的蠕变试验；双向拉伸蠕变测试仪仅能用于进行空气中的水平拉伸状态下蠕变试验，未能进行双状态以及土中的蠕变试验。但土工合成材料在实际工程中的使用不仅产生拉伸状态下空气中单侧或双侧蠕变、拉伸状态下土中蠕变或顶压状态下空气中蠕变，而是顶压状态与拉伸状态下的蠕变相结合发生于土中或空气中。其次，现有的双向拉伸夹具随拉伸而相互分离，而材料的未夹部分会向拉伸方向的反方向收缩，不能实现土工合成材料的整体扩张。另外，现有的顶压蠕变试验装置经实际试验后，发现存在一定的缺陷，比如由于顶压块滑移而导致应力集中。因此，研发一种能真实反映土工合成材料在土中的双状态蠕变力学特性，且便于操作的土工合成材料双状态土中蠕变试验装置具有重要的工程应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，以解决上述背景技术中提到的现有的试验装置仅能单独地反映水平拉伸或顶压状态下的蠕变特性，未能将二者结合，现有的双向拉伸夹具随拉伸而相互分离，而材料的未夹部分会向拉伸方向的反方向收缩，不能实现土工合成材料的整体扩张，现有的顶压蠕变试验装置经实际试验后，存在一定的缺陷的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，包括试验箱Ⅰ、工作台Ⅱ、悬挂装置Ⅲ、夹具装置Ⅳ、水平施力装置Ⅴ、导向装置Ⅵ、液压加载装置Ⅶ、数据采集装置Ⅷ，其特征在于：所述试验箱Ⅰ位于工作台Ⅱ上方，所述悬挂装置Ⅲ位于试验箱Ⅰ上方，所述夹具装置Ⅳ设有四组，四组所述夹具装置Ⅳ分别位于试验箱Ⅰ四周，所述水平施力装置Ⅴ也设有四组，且四组所述水平施力装置Ⅴ分别对应位于四组所述夹具装置Ⅳ下方，所述导向装置Ⅵ位于试验箱Ⅰ上端，所述液压加载装置Ⅶ位于试验箱Ⅰ上端，所述数据采集装置Ⅷ位于试验箱Ⅰ一侧；

所述试验箱Ⅰ包括箱盖板、角夹器和箱体，所述箱盖板设有A、B两组，A组箱盖板上设有刚性边缘，且A组箱盖板固定在箱体上方，B组箱盖板上未设有刚性边缘，且B组箱盖板可沿箱体内部在竖直方向上移动，所述定向桶与箱盖板焊接固定，所述角夹器包括倒插刺和滑轨，所述角夹器设有四组，四组所述角夹器分别位于箱体内部的四角；

所述工作台Ⅱ包括透明玻璃、常规工作台、杠杆悬挂架，所述透明玻璃位于试验箱Ⅰ底部，所述杠杆悬挂架垂直安装在常规工作台上端一侧。

所述悬挂装置Ⅲ包括杠杆、压锤、顶压加载砝码架、大滚轮、滚轮连接杆、压盘、压杆、顶压块，所述杠杆的支点连接于杠杆悬挂架上，所述压锤安装在杠杆的末端，所述顶压加载砝码架连接于杠杆的另一端，所述大滚轮通过滚轮连接杆与杠杆连接，所述压盘位于大滚轮下端，所述压杆与压盘下表面固定连接，所述顶压块位于压杆底端。

优选的，所述夹具装置Ⅳ包括夹具和套筒，所述夹具分为主边夹具和次边夹具，所述主边夹具包括上夹板、下夹板、螺栓，所述上夹板和下夹板通过螺栓固定连接，所述上夹板和下夹板的夹口为方齿形，所述夹具上设有隔离套筒，所述隔离套筒套设在主边夹具外部，且隔离套筒与主边夹具之间不接触，所述次边夹具与主边夹具焊接，且次边夹具一端伸入角夹器内部的倒插刺中，所述隔离套筒包括筒身、套筒上盖板、盖板开口、连接片、固定螺丝，所述筒身与套筒上盖板通过连接片和固定螺丝相连，所述套筒上盖板的截面呈L形设置，所述盖板开口位于套筒上盖板竖向放置的一面，所述夹具和隔离套筒与相邻的角夹器之间通过滑轨连接。

优选的，所述盖板开口不高于5mm。

优选的，所述水平施力装置Ⅴ包括夹具支撑杆、套筒支撑杆、拉伸加载砝码架、定滑轮、绳索、拉力移动架，所述夹具支撑杆与下夹板下端固定连接，所述套筒支撑杆与筒身下端连接，所述拉伸加载砝码架通过定滑轮及绳索与拉力移动架连接，所述拉力移动架固定连接在夹具支撑杆和筒支撑杆下端。

优选的，所述导向装置Ⅵ包括竖向导向装置及水平导向装置，所述竖向导向装置包括定向桶，所述定向桶安装在箱盖板上端，所述定向桶包括外壁、钢球和内壁，所述钢球设置在内壁上；所述水平导向装置包括小滚轮和工作台导轨，所述小滚轮固定安装在拉力移动架底端，所述工作台导轨设有四组，四组所述工作台导轨分别设置在常规工作台的四周，所述小滚轮底端与工作台导轨滑动连接。

优选的，所述液压加载装置Ⅶ包括支撑架、横梁、液压千斤顶，所述支撑架的底部与工作台Ⅱ连接，所述支撑架顶部与横梁连接，所述液压千斤顶上端与横梁连接，且液压千斤顶下部连接B组箱盖板。

优选的，所述数据采集装置Ⅷ包括第一力传感器、第二力传感器、第三力传感器、第四力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器和采集设备，所述第一力传感器与下夹板连接，所述第二力传感器位于横梁与液压千斤顶之间，所述第三力传感器位于压盘与压杆之间，所述第四力传感器与拉力移动架连接，所述第一位移传感器位于压盘上端，所述第二位移传感器设有四组，四组所述第二位移传感器分别位于隔离套筒的上方，所述采集设备通过数据线与第一力传感器、第二力传感器、第三力传感器、第四力传感器、第一位移传感器和第二位移传感器连接。

本实用新型提供了一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，具备以下有益效果：

（1）本实用新型具有多功能，不仅可以实现空气中双状态蠕变试验，也可以实现土中双状态蠕变试验，以及其他的空气中或土中双状态下的多种试验，使用范围广。

（2）边夹具以及角夹器的设置可以使土工合成材料的边缘各处同时受拉伸作用，即整体扩张。

（3）本实用新型通过采用大滚轮施加顶压力，可保证顶压力不变，并且顶压块受力后不会产生偏移及应力集中；顶压块可以更换成不同形状，通过将力的施加采用砝码加载，持续受力，不受断电影响。

（4）本实用新型通过采用液压千斤顶施加不同的法向荷载，研究不同荷载作用条件下土工合成材料与土体的相互作用机制。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型的主视抛面图；

图5为本实用新型的俯视抛面图；

图6为本实用新型的土中蠕变箱盖板主视图；

图7为本实用新型的土中蠕变箱盖板俯视图；

图8为本实用新型的空气中蠕变箱盖板主视图；

图9为本实用新型的空气中蠕变箱盖板俯视图；

图10为本实用新型的角夹器正视图；

图11为本实用新型的角夹器俯视图；

图12为本实用新型的柔性倒插刺示意图；

图13为本实用新型的边夹具示意图；

图14为本实用新型的不同顶压块形状示意图；

图15为本实用新型的杠杆平衡及偏转θ位置。

图中：1、试样；2、土体3、透明玻璃；4、主边夹具；5、次边夹具；6、隔离套筒；7、箱盖板；8、定向桶；9、角夹器；10、箱体；11、刚性边缘；12、外壁；13、钢球；14、内壁；15、倒插刺；16、滑轨；17、常规工作台；18、杠杆悬挂架；19、工作台导轨；20、杠杆；21、压锤；22、顶压加载砝码架；23、大滚轮；24、滚轮连接杆；25、压盘；26、压杆；27、顶压块；28、上夹板；29、下夹板；30、螺栓；31、筒身；32、套筒上盖板；33、盖板开口；34、连接片；35、固定螺丝；36、夹具支撑杆；37、套筒支撑杆；38、拉伸加载砝码架；39、定滑轮；40、绳索；41、拉力移动架；42、小滚轮；43、支撑架；44、横梁；45、液压千斤顶；46、第一力传感器；47、第二力传感器；48、第三力传感器；49、第四力传感器；50、第一位移传感器；51、第二位移传感器；52、采集设备。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

如图1-15所示，本实用新型提供一种技术方案：一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，包括试验箱Ⅰ、工作台Ⅱ、悬挂装置Ⅲ、夹具装置Ⅳ、水平施力装置Ⅴ、导向装置Ⅵ、液压加载装置Ⅶ、数据采集装置Ⅷ，其特征在于：所述试验箱Ⅰ位于工作台Ⅱ上方，试验箱Ⅰ为试样1在空气中或土体2中的受拉受压状态提供必要的试验环境；工作台Ⅱ可以为试验箱Ⅰ提供稳定的试验平台，所述悬挂装置Ⅲ位于试验箱Ⅰ上方，悬挂装置Ⅲ可以对试样1施加持续的竖向顶压力，所述夹具装置Ⅳ设有四组，四组所述夹具装置Ⅳ分别位于试验箱Ⅰ四周，稳定夹持着位于土体2中的土工合成材料试样1，四组隔离套筒6保护主边夹具5不与土体2相接触，所述水平施力装置Ⅴ也设有四组，且四组所述水平施力装置Ⅴ分别对应位于四组所述夹具装置Ⅳ下方，可以对试样1施加持续的水平拉伸力，所述导向装置Ⅵ位于试验箱Ⅰ上端，为悬挂装置Ⅲ提供竖向施力导向，以及为四组水平施力装置Ⅳ提供水平施力导向，所述液压加载装置Ⅶ位于试验箱Ⅰ上端，液压加载装置Ⅶ为土中蠕变试验提供了法向约束；所述数据采集装置Ⅷ位于试验箱Ⅰ一侧，数据采集装置Ⅷ可实现数据采集的功能；

所述试验箱Ⅰ包括箱盖板7、角夹器9和箱体10，所述箱盖板7设有A、B两组，A组箱盖板7上设有刚性边缘11，且A组箱盖板7固定在箱体10上方，阻止箱盖板沿箱体10内部竖向移动，用于空气中双状态蠕变试验，B组箱盖板7上未设有刚性边缘11，且B组箱盖板7可沿箱体10内部在竖直方向上移动，在液压加载装置Ⅶ与箱盖板7连接后，便于土中双状态蠕变试验的竖向荷载施加；所述定向桶8与箱盖板7焊接固定，所述角夹器9包括倒插刺15和滑轨16，主边夹具4与滑轨16的凹槽相契合并沿滑轨16移动，减小主边夹具4与角夹器9间的摩擦，倒插刺15具有一定的柔性，可以使试样1的未受夹部分顺受拉趋势进入，但进入角夹器9的内部后，倒插刺15刺入试样1，使试样1固定而不能收缩，所述角夹器9设有四组，四组所述角夹器9分别位于箱体10内部的四角；

所述工作台Ⅱ包括透明玻璃3、常规工作台17、杠杆悬挂架18，所述透明玻璃3位于试验箱Ⅰ底部，便于底部采用图像采集装置在土工合成材料受力过程中进行图像采集，所述杠杆悬挂架18垂直安装在常规工作台17上端一侧。

所述悬挂装置Ⅲ包括杠杆20、压锤21、顶压加载砝码架22、大滚轮23、滚轮连接杆24、压盘25、压杆26、顶压块27，所述杠杆20的支点连接于杠杆悬挂架18上，所述压锤21安装在杠杆20的末端，起到平衡杠杆的作用，所述顶压加载砝码架22连接于杠杆20的另一端，可放置砝码，起到顶压加载的施力作用，所述大滚轮23通过滚轮连接杆24与杠杆20连接，所述压盘25位于大滚轮23下端，所述压杆26与压盘25下表面固定连接，所述顶压块27位于压杆26底端，所述压盘25随大滚轮23的滚动而受竖直向下的力，进而由所述压杆26传递到顶压块27，最终对试样1产生顶压力的作用，所述顶压块27可更换为不同形状的顶压块，以便测试不同顶压接触面下土工合成材料的顶压特性。

所述夹具装置Ⅳ包括夹具和套筒，所述夹具分为主边夹具4和次边夹具5，所述主边夹具4包括上夹板28、下夹板29、螺栓30，所述上夹板28和下夹板29通过螺栓30固定连接，所述上夹板28和下夹板29的夹口为方齿形，所述夹具上设有隔离套筒6，所述隔离套筒6套设在主边夹具4外部，且隔离套筒6与主边夹具4之间不接触，保护主边夹具4不与土体2相接触，所述次边夹具5与主边夹具4焊接，且次边夹具5一端伸入角夹器9内部的倒插刺15中，所述隔离套筒6包括筒身31、套筒上盖板32、盖板开口33、连接片34、固定螺丝35，所述筒身31与套筒上盖板32通过连接片34和固定螺丝35相连，所述套筒上盖板32的截面呈L形设置，所述盖板开口33位于套筒上盖板32竖向放置的一面，供试样1穿过，所述夹具和隔离套筒6与相邻的角夹器9之间通过滑轨16连接，以减小夹具装置Ⅵ与角夹器9间产生相对位移时摩擦力。

所述盖板开口33不高于5mm。

所述水平施力装置Ⅴ包括夹具支撑杆36、套筒支撑杆37、拉伸加载砝码架38、定滑轮39、绳索40、拉力移动架41，所述夹具支撑杆36与下夹板29下端固定连接，用于支撑夹具并使夹具随其运动，所述套筒支撑杆37与筒身31下端连接，用于支撑套筒并使套筒随其运动；所述拉伸加载砝码架38通过定滑轮39及绳索40与拉力移动架41连接，所述拉力移动架41固定连接在夹具支撑杆36和筒支撑杆37下端，随拉伸加载砝码架38加入砝码而移动。

所述导向装置Ⅵ包括竖向导向装置及水平导向装置，所述竖向导向装置包括定向桶8，所述定向桶8安装在箱盖板7上端，所述定向桶8包括外壁12、钢球13和内壁14，所述钢球13设置在内壁14上，为悬挂装置Ⅲ提供竖向施力导向；所述水平导向装置包括小滚轮42和工作台导轨19，所述小滚轮42固定安装在拉力移动架41底端，所述工作台导轨19设有四组，四组所述工作台导轨19分别设置在常规工作台17的四周，所述小滚轮42底端与工作台导轨19滑动连接，为四组水平施力装置Ⅳ提供水平施力导向。

所述液压加载装置Ⅶ包括支撑架43、横梁44、液压千斤顶45，所述支撑架43的底部与工作台Ⅱ连接，所述支撑架43顶部与横梁44连接，所述液压千斤顶45上端与横梁44连接，且液压千斤顶45下部连接B组箱盖板7，对B组箱盖板7进行法向约束的施加。

所述数据采集装置Ⅷ包括第一力传感器46、第二力传感器47、第三力传感器48、第四力传感器49、第一位移传感器50、第二位移传感器51和采集设备52，所述第一力传感器46与下夹板29连接，用于量测试样1所受拉伸力的大小，所述第二力传感器47位于横梁44与液压千斤顶45之间，测量施加的法向约束力的大小，所述第三力传感器48位于压盘25与压杆26之间，用于量测试样1所受顶压力的大小；所述第四力传感器49与拉力移动架41连接，用于监测水平向的施力值，所述第一位移传感器50位于压盘25上端，用于测量顶压位移；所述第二位移传感器51设有四组，四组所述第二位移传感器51分别位于隔离套筒6的上方，用于测量夹具位移，所述采集设备52通过数据线与第一力传感器46、第二力传感器47、第三力传感器48、第四力传感器49、第一位移传感器50和第二位移传感器51连接，便于进行数据的采集。

需要说明的是，一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，在工作时，试验箱Ⅰ的四组主边夹具在拉伸加载砝码架上的砝码施力作用下，同时向试验箱Ⅰ的外部方向运动；由于主边夹具与次边夹具焊接相连，次边夹具随主边夹具同时运动；在主边夹具与次边夹具向试验箱外部运动时，试样随之被拉伸扩张；试样的四角不被任何夹具所夹，但被夹部分试样扩张的同时，带动未被夹试样向角夹器的内部运动，其中的柔性倒插刺的上刺与下刺刺入试样，使未夹部分试样无法收缩。

所述试验箱底部对应的工作台为透明玻璃，在进行空气中试验时无填土，可在试验台底部放置图像采集设备来进行空气中试验的试样变化图像采集；在进行土中试验时可以透明土作为填土，在试验台底部放置图像采集设备进行图像采集。

所述悬挂装置在顶压加载砝码架的砝码重量不变时，施加的顶压力保持不变。杠杆的平衡位置及偏转θ角位置如图15所示，A点为杠杆夹持器夹持杠杆部位即支点，B点为杠杆与顶压结构的连接铰，C点为砝码加载端，D点为压锤重心，当杠杆处于平衡位置CD时，在支点A右侧，C处无砝码加载，顶压结构连接于杠杆B点且对土工合成材料不产生力的作用；在支点A左侧，压锤及AD段杠杆的自重可平衡杠杆，设平衡时杠杆AC段的自重为G₁，其重心到A点的距离为L₁，到C点的距离为L₃；AD段的自重为G₂，其重心到A点的距离为L₂。根据杠杆平衡原理，可得式（1），C’D’为杠杆被施加砝码荷载后由平衡位置逆时针偏转角θ所处位置，可得式（2），其中为施加的砝码荷载，为土工合成材料受压后反作用于顶压块进而传递给杠杆的力；铰AB的距离为L₄。由式（1）（2）得式（3），可知G、L₁、L₃、L₄大小不变，故的大小不变，且与杠杆旋转角度θ无关，即在相同砝码荷载下，土工合成材料受到的顶压力大小不变。

所述悬挂装置Ⅲ及水平施力装置Ⅴ的砝码架可同时施加砝码，即法向与水平方向同时受不变的力，可实现顶压与拉伸双状态下的蠕变试验。

在试验前要对顶压荷载进行校核。顶压力传感器与压杆相连，所测得的数据包含土工合成材料受到的顶压力以及压杆与钢球之间的滚动摩擦力。因此顶压力传感器测得的数据包括土工合成材料的顶压力，以及压杆与钢球之间的滚动摩擦力。前者是量测目标值，后者为系统误差值。虽然可以通过减小后者的摩擦使得目标值更加精确，但此项系统误差是不可避免的。通过如下方式消除压杆与钢球之间的滚动摩擦力带来的误差。首先不加装土工合成材料试样进行蠕变试验，通过顶压力传感器得到系统误差拉力值，然后加装土工合成材料进行蠕变试验，得到顶压力初始值，将顶压力初始值减去前面得到的系统误差顶压力值即为土工合成材料所受到的真实顶压荷载。

在试验前要对拉伸荷载进行校核。拉力传感器与主边夹具的下夹板相连，所测得的数据包含主边夹具受到的拉力和摩擦力。一方面，主边夹具与土工合成材料相接触，因此夹具受到的拉力为土工合成材料所受到的真实拉力；其次，主边夹具与受到夹具支撑杆及其下方小滑轮的支撑作用，小滑轮与工作台导轨之间存在滚动摩擦力；另外，主边夹具的两侧与角夹器通过滑轨相接，主边夹具与角夹器之间存在滚动摩擦力。因此拉力传感器测得的数据包括土工合成材料的拉伸力、小滑轮与工作台导轨之间的滚动摩擦力以及主边夹具与角夹器之间的滚动摩擦力。第一种力是量测目标值，后二者为系统误差值。虽然可以通过减小后二者的摩擦使得目标值更加精确，但此项系统误差是不可避免的。通过如下方式消除小滑轮与工作台导轨之间以及主边夹具与角夹器之间的滚动摩擦力带来的误差。首先不加装土工合成材料试样进行蠕变试验，通过拉力传感器得到系统误差拉力值，然后加装土工合成材料进行蠕变试验，得到拉力初始值，将拉力初始值减去前面得到的系统误差拉力值即为土工合成材料所受到的真实受力荷载。

除土中双状态蠕变试验外，本装置可通过对砝码的不同处理、试验箱内放置或不放置土体等方法，实现对土工合成材料顶压蠕变试验、顶破试验、单向蠕变试验、双向蠕变试验、空气中双状态蠕变试验等多种不同条件的测试。

实施例2：

土工合成材料土中双状态蠕变试验装置，包括如下实验步骤：

a．初始拉力校核

在未夹持土工合成材料试验时对系统误差进行标定；

b．初始状态

调整好左、右、前、后四组夹持装置与角夹器对应的位置关系并暂时予以固定，可小心地向试验箱中填放少量土体，土体高度暂不能超过隔离套筒底部，将土工合成材料试样置于夹具间夹紧，并盖上套筒上盖板；

c．填装土体

小心地将试样下部用土体填满压实，保证试样水平放置。将顶压块及压杆伸入试验箱中置于试样上方，与试样之间相互接触但暂时没有力的作用。继续填充土体至离箱口20mm左右，为土中蠕变箱盖板传递液压千斤顶的法向作用力预留一定空间；

d．盖箱盖板

注意将箱口的土体整平，箱盖板定向桶的底部开口对准并穿过压杆，盖好箱盖板，并将液压加载装置安装于箱盖板上部；

e．施力准备

在压杆上安装压盘。调节压锤位置以调整杠杆平衡，大滚轮与压盘间保持不受力的状态，将拉力移动架下的小滚轮对准工作台导轨，用绳索通过定滑轮连接拉力移动架与砝码架；

f．参数设置

在数据处理装置中设定传感器所测数据的单位、测量间隔、计算公式等，并开始进行试验；

g．增添砝码

按照试验所需砝码重量，小心地将砝码放置于五处砝码架中央，此时应保证砝码同时放置，即同时产生力的作用；

h．取土

蠕变拉伸至目标时间，将各处砝码同时取下，卸下液压加载装置，打开箱盖板，取出试验箱内土体，注意尽量减少土体进入夹具装置及角夹器内部；

i．试验结果

数据采集装置记录了试验过程中的各种数据。取土至试样高度，拍摄试样破坏形态并加以分析，与其他组试验成果相对比验证试样破坏状态的一致性，将得到的初始试验结果减去系统标定值即为最终试验结果；

j．试验完毕

取出剩余土体，取下破坏试样，清理本试验装置，准备下一组试验；

实施例3：

土工合成材料空气中双状态蠕变试验装置，包括如下实验步骤：

a．初始拉力校核

在未夹持土工合成材料试验时对系统误差进行标定；

b．初始状态

调整好左、右、前、后四组夹持装置与角夹器对应的位置关系并暂时予以固定，可小心地向试验箱中填放少量土体，土体高度暂不能超过隔离套筒底部，将土工合成材料试样置于夹具间夹紧，并盖上套筒上盖板；

c．盖箱盖板

将顶压块及压杆伸入试验箱中置于试样上方，与试样之间相互接触但暂时没有力的作用；空气中蠕变箱盖板定向桶的底部开口对准并穿过压杆，盖好箱盖板；

d．施力准备

在压杆上安装压盘。调节压锤位置以调整杠杆平衡，大滚轮与压盘间保持不受力的状态。将拉力移动架下的小滚轮对准工作台导轨，用绳索通过定滑轮连接拉力移动架与砝码架；

e．参数设置

在数据处理装置中设定传感器所测数据的单位、测量间隔、计算公式等，并开始进行试验；

f．增添砝码

按照试验所需砝码重量，小心地将砝码放置于五处砝码架中央，此时应保证砝码同时放置，即同时产生力的作用；

g．打开箱盖板

蠕变拉伸至目标时间，将各处砝码同时取下，打开箱盖板；

h．试验结果

数据采集装置记录了试验过程中的各种数据。取土至试样高度，拍摄试样破坏形态并加以分析，与其他组试验成果相对比验证试样破坏状态的一致性，将得到的初始试验结果减去系统标定值即为最终试验结果；

i．试验完毕

取下破坏试样，清理本试验装置，准备下一组试验。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，包括试验箱、工作台、悬挂装置、夹具装置、水平施力装置、导向装置、液压加载装置、数据采集装置，其特征在于：所述试验箱位于工作台上方，所述悬挂装置位于试验箱上方，所述夹具装置设有四组，四组所述夹具装置分别位于试验箱四周，所述水平施力装置也设有四组，且四组所述水平施力装置分别对应位于四组所述夹具装置下方，所述导向装置位于试验箱上端，所述液压加载装置位于试验箱上端，所述数据采集装置位于试验箱一侧；

所述试验箱包括箱盖板（7）、角夹器（9）和箱体（10），所述箱盖板（7）设有A、B两组，A组箱盖板（7）上设有刚性边缘（11），且A组箱盖板（7）固定在箱体（10）上方，B组箱盖板（7）上未设有刚性边缘（11），且B组箱盖板（7）可沿箱体（10）内部在竖直方向上移动，定向桶（8）与箱盖板（7）焊接固定，所述角夹器（9）包括倒插刺（15）和滑轨（16），所述角夹器（9）设有四组，四组所述角夹器（9）分别位于箱体（10）内部的四角；

所述工作台包括透明玻璃（3）、常规工作台（17）、杠杆悬挂架（18），所述透明玻璃（3）位于试验箱底部，所述杠杆悬挂架（18）垂直安装在常规工作台（17）上端一侧；

所述悬挂装置包括杠杆（20）、压锤（21）、顶压加载砝码架（22）、大滚轮（23）、滚轮连接杆（24）、压盘（25）、压杆（26）、顶压块（27），所述杠杆（20）的支点连接于杠杆悬挂架（18）上，所述压锤（21）安装在杠杆（20）的末端，所述顶压加载砝码架（22）连接于杠杆（20）的另一端，所述大滚轮（23）通过滚轮连接杆（24）与杠杆（20）连接，所述压盘（25）位于大滚轮（23）下端，所述压杆（26）与压盘（25）下表面固定连接，所述顶压块（27）位于压杆（26）底端。

2.根据权利要求1所述的一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，其特征在于：所述夹具装置包括夹具和套筒，所述夹具分为主边夹具（4）和次边夹具（5），所述主边夹具（4）包括上夹板（28）、下夹板（29）、螺栓（30），所述上夹板（28）和下夹板（29）通过螺栓（30）固定连接，所述上夹板（28）和下夹板（29）的夹口为方齿形，所述夹具上设有隔离套筒（6），所述隔离套筒（6）套设在主边夹具（4）外部，且隔离套筒（6）与主边夹具（4）之间不接触，所述次边夹具（5）与主边夹具（4）焊接，且次边夹具（5）一端伸入角夹器（9）内部的倒插刺（15）中，所述隔离套筒（6）包括筒身（31）、套筒上盖板（32）、盖板开口（33）、连接片（34）、固定螺丝（35），所述筒身（31）与套筒上盖板（32）通过连接片（34）和固定螺丝（35）相连，所述套筒上盖板（32）的截面呈L形设置，所述盖板开口（33）位于套筒上盖板（32）竖向放置的一面，所述夹具和隔离套筒（6）与相邻的角夹器（9）之间通过滑轨（16）连接。

3.根据权利要求2所述的一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，其特征在于：所述盖板开口（33）不高于5mm。

4.根据权利要求1所述的一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，其特征在于：所述水平施力装置包括夹具支撑杆（36）、套筒支撑杆（37）、拉伸加载砝码架（38）、定滑轮（39）、绳索（40）、拉力移动架（41），所述夹具支撑杆（36）与下夹板（29）下端固定连接，所述套筒支撑杆（37）与筒身（31）下端连接，所述拉伸加载砝码架（38）通过定滑轮（39）及绳索（40）与拉力移动架（41）连接，所述拉力移动架（41）固定连接在夹具支撑杆（36）和筒支撑杆（37）下端。

5.根据权利要求1所述的一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，其特征在于：所述导向装置包括竖向导向装置及水平导向装置，所述竖向导向装置包括定向桶（8），所述定向桶（8）安装在箱盖板（7）上端，所述定向桶（8）包括外壁（12）、钢球（13）和内壁（14），所述钢球（13）设置在内壁（14）上；所述水平导向装置包括小滚轮（42）和工作台导轨（19），所述小滚轮（42）固定安装在拉力移动架（41）底端，所述工作台导轨（19）设有四组，四组所述工作台导轨（19）分别设置在常规工作台（17）的四周，所述小滚轮（42）底端与工作台导轨（19）滑动连接。

6.根据权利要求1所述的一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，其特征在于：所述液压加载装置包括支撑架（43）、横梁（44）、液压千斤顶（45），所述支撑架（43）的底部与工作台连接，所述支撑架（43）顶部与横梁（44）连接，所述液压千斤顶（45）上端与横梁（44）连接，且液压千斤顶（45）下部连接B组箱盖板（7）。

7.根据权利要求1所述的一种土工合成材料双状态多功能土中蠕变试验装置，其特征在于：所述数据采集装置包括第一力传感器（46）、第二力传感器（47）、第三力传感器（48）、第四力传感器（49）、第一位移传感器（50）、第二位移传感器（51）和采集设备（52），所述第一力传感器（46）与下夹板（29）连接，所述第二力传感器（47）位于横梁（44）与液压千斤顶（45）之间，所述第三力传感器（48）位于压盘（25）与压杆（26）之间，所述第四力传感器（49）与拉力移动架（41）连接，所述第一位移传感器（50）位于压盘（25）上端，所述第二位移传感器（51）设有四组，四组所述第二位移传感器（51）分别位于隔离套筒（6）的上方，所述采集设备（52）通过数据线与第一力传感器（46）、第二力传感器（47）、第三力传感器（48）、第四力传感器（49）、第一位移传感器（50）和第二位移传感器（51）连接。

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