[發(fā)明專利]一種纖維拉拔蠕變測試裝置及其測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410408879.3
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104697855B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱鴻鵠;佘駿寬;張誠成;馬茜;施斌
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)（蘇州）高新技術(shù)研究院;南京大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土體加固及光纖監(jiān)測工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維拉拔蠕變測試裝置及其測試方法。

背景技術(shù)

近年來，纖維加筋（Fiber reinforcement）技術(shù)因施工簡便、拌合均勻度好、不產(chǎn)生環(huán)境污染問題等優(yōu)點而在各類土體加固工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。纖維按種類可分為人工合成纖維和自然有機纖維。人工合成纖維具有高強度、耐酸堿性好等特性，在目前的工程實踐中較受歡迎。劍麻、椰子、甘蔗渣等自然有機纖維具有廉價、可降解、環(huán)保等特性，也在部分工程中有所應(yīng)用。國內(nèi)外研究表明，纖維加筋法能有效地提高土的抗剪強度，抑制土中張拉裂縫的形成，提高土體的滲透能力，同時不會像土工格柵、土工布那樣在土體中形成潛在的軟弱結(jié)構(gòu)面，因此是一種優(yōu)良的原位土體加固技術(shù)。

國內(nèi)外有關(guān)纖維加筋土的研究主要集中在從宏觀上分析纖維加筋對土體工程性質(zhì)的改善程度，單根纖維和土體之間的相互作用機制和協(xié)調(diào)變形問題沒有得到充分的認識，也缺乏適用于分析纖維-土體界面力學(xué)性質(zhì)的試驗裝置。而纖維加筋土中通常采用的聚丙烯纖維等材料在受力后表現(xiàn)出明顯的蠕變現(xiàn)象，這一效應(yīng)對纖維加筋的長期加固效果必然會產(chǎn)生很大的影響。關(guān)于這一問題目前尚未引起科研界和工程界的足夠重視，也沒有相應(yīng)的測試設(shè)備，給纖維加筋技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來了極大的障礙。

另外一方面，隨著光纖監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，光導(dǎo)纖維越來越多地被用于巖土體變形的監(jiān)測。在近期的工程實踐中，光導(dǎo)纖維多采用直埋的方式布設(shè)在巖土體中，對巖土體的變形進行監(jiān)測。而光導(dǎo)纖維-巖土體界面的力學(xué)性質(zhì)可能具有明顯的時間效應(yīng)，這對于光導(dǎo)纖維和巖土體的變形協(xié)調(diào)性和光纖長期監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性、準確性會產(chǎn)生很大的影響。目前國內(nèi)外尚無用于測定光導(dǎo)纖維-巖土體界面力學(xué)性質(zhì)，尤其是界面蠕變性質(zhì)的專用試驗儀器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能有效測試纖維在土壤中受力后的蠕變現(xiàn)象的裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種纖維拉拔蠕變測試裝置，它包括帶孔環(huán)刀、加壓上蓋、加壓框架、支架、杠桿、平衡錘、萬用夾具、金屬絲、定滑輪，所述帶孔環(huán)刀內(nèi)填充有分兩層壓實的土樣，所述萬用夾具緊貼帶孔環(huán)刀的側(cè)壁，待測試纖維的一端被置于所述帶孔環(huán)刀內(nèi)，并被填充于所述帶孔環(huán)刀內(nèi)的分層壓實土樣中壓緊固定，另一端穿過萬用夾具后與所述金屬絲一端連接，所述金屬絲的另一端穿過所述定滑輪后懸掛連接第一砝碼盤，所述加壓框架上連接有一豎直圓桿，所述圓桿的下端壓在加壓上蓋上，所述加壓框架穿過支架后與杠桿連接，所述杠桿一端懸掛連接第二砝碼盤，另一端與固定在支架上的平衡錘連接。

作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述帶孔環(huán)刀采用金屬材料制成，帶孔環(huán)刀側(cè)壁的一半高度處具有兩個對稱的可供待測試纖維通過的圓孔，所述圓孔直徑略大于所測纖維的直徑。

進一步地，所述纖維水平穿過兩層壓實土樣的分層處。

進一步地，所述萬用夾具包括上下兩塊金屬板和緊貼金屬板中間的兩塊硅膠，所述上下兩塊金屬板通過螺絲連接。

作為本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供了上述纖維拉拔蠕變測試裝置的測試方法，包括如下步驟：

1）分層壓實土樣分兩次壓實，首先根據(jù)土樣干密度大小的要求，稱一半的土重，倒入固定在液壓脫模器上的帶孔環(huán)刀中，撫平土樣的上表面，將環(huán)刀護套置于帶孔環(huán)刀上；

2）將壓樣模具壓入環(huán)刀護套中，通過觀察壓樣模具側(cè)面的毫米刻度線，將土樣壓實到帶孔環(huán)刀高度的一半，然后取下環(huán)刀護套；

3）將一待測試纖維從帶孔環(huán)刀側(cè)壁上對稱的貫通圓孔中穿過，水平置于已壓實土樣的上表面，在纖維兩端施加微小拉力拉直纖維，再將環(huán)刀護套置于帶孔環(huán)刀上，將另一半土樣倒入帶孔環(huán)刀中，再次將壓樣模具壓入環(huán)刀護套中，通過觀察壓樣模具側(cè)面的毫米刻度線來控制將土樣壓實到剛好等于帶孔環(huán)刀的高度；

4）在測試過程中，按照預(yù)先設(shè)定的圍壓在第二砝碼盤中添加砝碼，將圍壓均勻地施加在土樣上，等待一段時間，直到土樣不再發(fā)生變形；然后在第一砝碼盤中逐級添加砝碼，用以在纖維頭部施加恒定的拉拔力，直至纖維被拉出，通過計算砝碼重量算得拉拔力大小。

作為上述方案的進一步優(yōu)化，步驟4）還包括如下步驟：

在第一砝碼盤中每加一級砝碼以增加拉拔荷載時，將該荷載維持一段時間，直至纖維拉拔位移不再增大后再加下一級荷載。

進一步地，還包括如下步驟：