[發(fā)明專利]松散土體斷裂韌度測試方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110391683.4
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102519805A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳洪凱;唐蘭;廖培偉;葉永;王林峰
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 侯懋琪;寸南華

?

技術領域

本發(fā)明涉及到土木工程測試方法及專用設備，特別涉及一種松散土體斷裂韌度測試方法及系統(tǒng)。

背景技術

土體是地球表面與人類生存環(huán)境及工程活動密切相關的介質(zhì)材料，邊坡失穩(wěn)、坡面泥石流、岸坡破壞等地質(zhì)災害的產(chǎn)生均與土體相關物理力學參數(shù)有關，《土工試驗規(guī)程》（SD128-84）詳細給出了土體密度、比重、塑液限、膨脹、滲透、擊實、固結、三軸、可溶性鹽等物理力學參數(shù)的測試方法，《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）重點給出了特殊性土、地下水、現(xiàn)場原位測試、室內(nèi)土體壓縮、固結、滲透、剪切、動力等相關測試方法，《工程巖體試驗方法標準》（GB/T50266-99）給出了巖塊含水率、吸水性、膨脹性、單軸壓縮、三軸壓縮、抗拉強度、直剪試驗、巖體變形、巖體應力、巖體原位測試、巖石聲波等測試方法，《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTJ058-2000）給出了粗集料和細集料的相關測試方法。

然而，前述相關技術規(guī)范中均未涉及土體變形與破壞斷裂韌度的測試問題，其根本原因就是多年來人們一直認為斷裂是脆性材料的基本特性，土體不存在斷裂問題。事實上，近十年來有關土坡、土質(zhì)岸坡、坡面泥石流等相關科學研究業(yè)已表明，土坡、土質(zhì)岸坡、坡面泥石流等地質(zhì)災害生初期均屬于土體斷裂問題，變形、斷裂拉裂、擴展破壞是土質(zhì)類地質(zhì)災害孕發(fā)的基本物理力學過程。

美國材料試驗學會規(guī)范ASTM?E399-83是國際上迄今最權威的材料斷裂測試技術標準，要求將試件制備成高度不低于40cm、寬度不低于20cm、長度不低于100cm的矩形試件，這對土體而言，試件成型、測試操作極其困難。因此，研制一種適用于松散土體斷裂韌度測試并滿足ASTM?-?E399-83規(guī)范的測試方法及系統(tǒng)，對于推動松散土體斷裂相關科學研究，有效防治松散土體滑坡、土質(zhì)岸坡和坡面泥石流等地質(zhì)災害具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了推動松散土體斷裂相關科學研究，有效防治松散土體滑坡、土質(zhì)岸坡和坡面泥石流等地質(zhì)災害，本發(fā)明提出一種松散土體斷裂韌度測試方法及系統(tǒng)。本發(fā)明松散土體斷裂韌度測試方法將不同含水量、不同密實度的松散土體做成矩形試件；將矩形試件進行三點彎曲載荷連續(xù)加載；當矩形試件開始斷裂時，按下式計算被測試矩形試件的松散土體斷裂韌度：

式中：?K_Ⅰ為松散土體斷裂韌度，單位為；P為測量到的施加在試樣裂紋開口處的集中荷載，單位kN；S為兩個支點之間的間距，單位m；W為矩形試件的寬度，單位為mm；B為矩形試件的高度，單位為mm；a為均試件中預制裂縫切口的深度，單位為mm；

其中，矩形試件寬度W取400mm，高度B取200mm，長度L取1000mm，試件的中部設置有預制裂縫切口，且a＜W并要求a/W=0.45～0.55。

進一步的，本發(fā)明松散土體斷裂韌度測試方法的三點彎曲載荷連續(xù)加載包括：將矩形試件有預制裂縫切口的一面對稱放置在兩個支點間，且將預制裂縫切口面向支點，在矩形試件預制裂縫切口處連續(xù)施加載荷，且載荷方向正對支點。

本發(fā)明松散土體斷裂韌度測試方法包括以下步驟：

⑴?按測試需要制作松散土體斷裂韌度測試所需的矩形試件；矩形試件的長度L、寬度W和高度B分別為1000mm、400mm和200mm；

⑵?按照實驗要求將矩形試件安置在矩形試件承放板上，要求將矩形試件有預制裂縫切口的一面對稱放置在兩個支點間，且將預制裂縫切口面向支點；其中，矩形試件中預制裂縫切口的深度a小于寬度W，且要求a/W=0.45～0.55；

⑶?將加荷器放置在矩形試件預制裂縫切口處的背面連續(xù)施加載荷，且載荷方向正對支點；

⑷?通過測試裝置交互式鍵盤輸入矩形試件參數(shù)，即矩形試件寬度W、高度B和開切裂縫深度a；

⑸?開啟加力器，對矩形試件施加連續(xù)載荷，直至矩形試件開始斷裂；

⑹?從測試裝置LED顯示屏讀取松散土體斷裂韌度K_Ⅰ，完成松散土體斷裂韌度的測試。

本發(fā)明松散土體斷裂韌度測試系統(tǒng)，包括：試件安放裝置、荷載控制裝置和測量裝置，其中，