[發明專利]一種粘性土單向直接拉伸試驗的操作方法及其專用設備

有效

• 申請號: 201310330755.3
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103411806A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 張云;嫣麗芬;陳夢蕓
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/08;G01N3/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明公開了一種土木工程和地質工程中的土體力學特性的試驗方法，具體涉及一種可以測試粘性土單向拉伸特性的試驗操作方法及其專用設備。

背景技術

抗拉強度及其拉伸條件下的應力應變關系是土體基本力學特性之一。由于土體抗拉強度較之抗壓強度和抗剪強度要低得多，且抗拉強度的測試較困難，在許多實際問題中常常被忽略。迄今為止，關于土體拉伸特性測試的儀器和試驗方法都無標準可依。然而，粘性土實際上能夠承受一定的拉力，實際工程中許多問題也與土體抗拉強度有關，如土坡滑動時坡頂產生的拉裂縫、土石壩心墻水力劈裂、地下水開采引起的地裂縫等。隨著社會經濟發展以及科學研究的深入，對土體拉伸特性的研究逐步得到重視，并成為土木工程和地質工程領域的重要研究課題。

要研究土體的拉伸特性，不僅需要一個合適的試驗儀器，還需要相關的試驗操作方法。由于土體抗拉強度較小，試驗操作中多種因素對試驗結果會具有明顯的影響，如土樣表面水分的少量蒸發、加載速率、土樣兩端與試驗儀器的聯結等。因此，要獲得可靠的土體拉伸特性，土體直接拉伸試驗的操作方法至關重要。根據國內外相關文獻檢索，目前在進行測試土體拉伸特性的試驗中，不論是直接拉伸，還是間接拉伸，對拉伸試驗的加載速率、制樣方法、環境影響等很少考慮，導致試驗結果離散，極大地制約了土體拉伸特性研究的發展，這也是迄今為止土體拉伸特性研究成果較少的一個重要原因。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種采用應變控制式單軸拉伸儀直接量測粘性土拉伸特性的試驗操作方法。

本發明另一目的，還提供了上述操作方法的專用設備。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供的一種粘性土單向直接拉伸試驗的操作方法的專用制樣裝置，所述制樣裝置包括：立柱、壓土器、墊塊、上升臺、千斤頂、搖桿以及與立柱相連的底座；所述千斤頂設在底座上，上升臺與千斤頂相連，所述墊塊設在兩瓣模與上升臺之間，所述壓土器一端可插入兩瓣模內。

進一步地，所述壓土器由三組不同的圓柱體組成，呈“工”字形，且從下到上三部分不同直徑圓柱體的高度分別為4、5、1.5cm。這樣設計的壓土器與高度15cm的兩瓣模配合使用，可保證制成土樣的高度為8cm。同時，采用不同的橫截面積，一方面可節約制作壓土器的材料、減小壓土器的自重，更重要的是，當壓土器在兩瓣模內向下壓制土樣時，可減小壓土器與兩瓣模側壁的接觸面積，從而減小與兩瓣模側壁的摩阻力。

本發明提供的制樣裝置能夠制備出粘性土單向直接拉伸試驗的操作方法所需要的土樣，壓土器是可以單獨拿下來的，制土樣時，先將壓土器直徑較小的一端放在兩瓣模內，然后使千斤頂上的工作臺上升，隨后壓土器直徑較大的上端與立柱頂部相接觸，使兩瓣模中的土樣壓密，這樣制成的試樣均勻、整體性好，試樣中不存在軟弱面。

一種粘性土單向直接拉伸試驗的操作方法的專用單軸拉伸儀裝置，包括三軸儀、拉伸系統和應力量測系統，所述三軸儀包括工作臺、調速桿和手輪；拉伸系統包括可升降的底座、試樣帽和連桿，試樣兩端分別與底座和試樣帽聯接；量測系統包括力傳感器和數顯儀，數顯儀上設有數字顯示窗，力傳感器的下端端板與試樣帽連接，傳感器測量試樣承受的拉力并通過數顯儀進行顯示；連桿一端安裝在三軸儀橫梁上，連桿另一端與傳感器的上端連接，所述工作臺與橫桿之間設置有千分表。

進一步地，所述橫桿上設有對連桿起導向作用的豎直導軌。

本發明提供的單軸拉伸儀裝置采用應變控制方式對土樣施加拉力，用力傳感器量測土樣承受的拉力精度達到0.01N，用千分表量測土樣的拉伸變形量精度可達到0.0001mm，同時可以校正土樣的拉伸速率，從而提高了土樣拉伸應力應變的量測精度。

一種粘性土單向直接拉伸試驗的操作方法，所述具體操作步驟為：

a、制備圓柱形試驗土樣；

b、試樣安裝；

c、拉伸土樣，測量土樣的應力和應變：向下啟動單軸拉伸儀裝置的按鈕，使應變控制式單軸拉伸儀的底座以0.012mm/min的速率下降，對土樣施加拉力；分別運用力傳感器和千分表量測土樣承受的力和土樣的變形量，再通過換算得到土樣承受的應力和相應的應變，土樣承受的力通過數字顯示儀顯示，每30秒對數字顯示儀和千分表進行一次讀數，直至試樣拉斷、破壞；