[發(fā)明專利]一種基于多臺直剪試驗儀的結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310264603.8
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103344510A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜時貴;黃曼;羅戰(zhàn)友;呂原君;張曉鶯
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工程測試領(lǐng)域，尤其是一種基于多臺直剪試驗儀的結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)測試方法。

背景技術(shù)

直剪試驗是獲得巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強度等力學(xué)參數(shù)的重要手段，由于巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強度具有尺寸效應(yīng)的特性，為了研究結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)規(guī)律，就需要對從小到大的系列尺度結(jié)構(gòu)面進(jìn)行抗剪強度直剪試驗，即取m個離散試樣尺寸的結(jié)構(gòu)面試樣進(jìn)行直剪試驗。

根據(jù)《水利水電工程巖石試驗規(guī)程（DL/T5368-2007）》要求，每個試樣尺寸分別要求有5級加載，如表1所示，每個尺度試樣的每一個載荷級別中都對應(yīng)一定的載荷值。

表1：試樣尺寸與對應(yīng)的載荷關(guān)系表

在進(jìn)行多尺度試樣的測試中，希望用一臺試驗儀器來實現(xiàn)全部多尺度試樣在一定精度范圍內(nèi)測試。但是在載荷范圍或試樣尺度范圍較大時無法用一臺試驗儀來滿足，為此需要一定數(shù)量的試驗儀實現(xiàn)多尺度試樣的測試。而試驗儀臺數(shù)的確定需要從載荷范圍和試樣尺寸范圍進(jìn)行分析。

載荷范圍的影響因素：1.測力系統(tǒng)的范圍。測力系統(tǒng)的測量精度和穩(wěn)定性在量程范圍內(nèi)低于某一個測量值時，相對誤差和穩(wěn)定性會變得很差。2.控制系統(tǒng)的范圍。控制系統(tǒng)由于受到力分辨率、環(huán)境干擾因素等影響無法對低于某一載荷值的有效控制。3.液壓系統(tǒng)的范圍。主要涉及液壓泵的最小壓力穩(wěn)定性、控制閥的精度和液壓缸的啟動壓力等因素。

試樣尺寸范圍的影響因素：1.框架結(jié)構(gòu)的影響。框架安裝有加載機構(gòu)和約束機構(gòu)，它的垂直度和平行度影響加載系統(tǒng)的安裝精度和約束機構(gòu)的軌跡精度，特別對小試樣時影響較大。2.試樣安裝平臺的影響。試樣安裝平臺影響多尺度試樣的定位精度，它的平面度影響試樣加載面的角度。3.加載機構(gòu)的影響。加載機構(gòu)在運動過程中的中心線位置的變動影響加載方向，對小試樣影響較大。4.導(dǎo)向機構(gòu)的影響。試樣剪切時導(dǎo)向機構(gòu)的摩擦力阻礙著試樣運動。

綜上所述，采用同一臺直剪試驗儀難以滿足多尺度試樣范圍和大跨度載荷范圍的情況，需要多臺系列直剪試驗儀方能滿足試驗要求。但是直剪試驗儀臺數(shù)過多會造成試驗成本高，占用空間大，可操作性差等問題。因此，確定能夠滿足系列尺寸及其測試精度要求的系列直剪試驗儀最佳臺數(shù)，以及每臺直剪試驗儀能測試的結(jié)構(gòu)面試樣尺寸范圍成為關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)的測試技術(shù)無法確定直剪試驗儀最佳臺數(shù)導(dǎo)致的不能兼顧準(zhǔn)確性和成本、可操作性的不足,本發(fā)明提供了一種能夠確定直剪試驗儀最佳臺數(shù)、降低成本、減少占用空間和可操作性良好的結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)的測試方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于多臺直剪試驗儀的結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)測試方法，試樣尺寸為m個離散試樣尺寸的試驗裝置至少由n臺直剪試驗儀組成，試驗裝置的參數(shù)如下：（1）結(jié)構(gòu)面試樣尺寸范圍為：100～100×m（mm），尺寸跨度為m倍，其他試樣的尺寸為l_k＝100+100k，其中k=1,2,…,m-1；（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)面抗剪強度試驗要求，對不同尺寸的試樣要求保持同樣法向應(yīng)力的測試要求確定每個試樣尺寸相對應(yīng)的5級法向荷載級別分別為P_k-1、P_k-2、P_k-3、P_k-4、P_k-5，且P_k-1、P_k-2、P_k-3、P_k-4、P_k-5，按由小到大遞增，由試樣尺寸與對應(yīng)的載荷關(guān)系表得到最小試樣尺寸l₁的最小加載量為P_1-1，最大試樣尺寸l_m的最大加載量為P_m-5；荷載范圍：P_1-1～P_m-5（KN），荷載跨度為：（3）一臺直剪試驗儀的測控系統(tǒng)在有效范圍內(nèi)的系統(tǒng)誤差為μ，有效范圍為：A～100（%），滿足測試精度的有效跨度比為：（4）滿足試驗精度要求的試驗機臺數(shù)為：n；

所述基于多臺直剪試驗儀的結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)測試方法包括以下步驟：

第一步，確定直剪試驗儀的臺數(shù)以及每臺直剪試驗儀能測試的結(jié)構(gòu)面試樣尺寸范圍，包含以下步驟：

（1.1）直剪試驗儀臺數(shù)確定公式：