[發明專利]一種可溫控的土工膜與土接觸面剪切試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201810088871.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108398338B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 岑威鈞;都旭煌;王輝;李鄧軍;耿利彥;陳司寧;羅佳瑞
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 祁文彥

1.一種可溫控的土工膜與土接觸面剪切試驗方法，其特征在于：利用一種可溫控的土工膜與土接觸面剪切試驗裝置，所述試驗裝置包括：

剛性底板，剛性底板上固定設置有反力架，位于反力架內的剛性底板上自下而上依次設置下剪切盒和上剪切盒，上剪切盒剪切方向的兩端水平約束于反力架上，上剪切盒內填充土樣，下剪切盒表面鋪設土工膜；上剪切盒土樣表面放置傳力板，傳力板頂部設置法向加載裝置，法向加載裝置用于向傳力板及上剪切盒內的土樣施加法向壓力，使土樣與土工膜緊密接觸，下剪切盒的一側連接施加水平荷載的剪切傳動裝置，下剪切盒上還連接有水平向位移傳感器；土工膜通過土工膜夾具被錨固螺栓固定于下剪切盒表面四周，其中沿剪切方向的兩條土工膜夾具上設有與剪切方向平行的軌道，所述上剪切盒底面邊緣沿剪切方向開設有軌道，通過在上剪切盒的軌道和土工膜夾具的軌道內設置滾珠，使上剪切盒置于土工膜夾具之上；所述上剪切盒的兩端通過側向滾輪與擋板連接，擋板通過剛性連接桿與反力架連接；所述上剪切盒為外方內圓的結構，且平面尺寸小于土工膜的尺寸；

下剪切盒內蛇形鋪設有水浴管道，水浴管道的散熱面與土工膜的鋪設方向平行，水浴管道與上方的土工膜之間設置導熱板，導熱板上連接有多個溫度傳感器，水浴管道下方設置有隔熱層，水浴管道的進、出口均連接至水溫調節箱，且進、出口處均設置有測溫儀，測溫儀和溫度傳感器均與數據采集器和計算機電連，水浴管道的進口通過出水管與水溫調節箱連接，水浴管道的出口通過回水管與水溫調節箱連接。

所述試驗方法包括如下步驟：

1）在下剪切盒內安裝水浴管道，保證水浴管道的散熱面與土工膜的鋪設方向平行，水浴管道的進、出口均連接至水溫調節箱；水浴管道下方設置隔熱層，水浴管道上方設置導熱板，導熱板上連接多個溫度傳感器，導熱板上鋪設裁剪好的土工膜，土工膜四周用所述土工膜夾具固定；

2）通過滾珠放置于土工膜軌道夾具內，將所述上剪切盒與下剪切盒裝配好，將上剪切盒剪切方向的兩端水平約束于反力架上，將土樣裝入上剪切盒內，并壓實至設計密實度，并使土樣與土工膜緊密接觸；

3）將所述傳力板放在上剪切盒土樣頂部，依次裝好所述法向加載裝置、法向壓力傳感器、剪切傳動裝置、剪切荷載傳感器及水平向位移傳感器，并將所述法向壓力傳感器、剪切荷載傳感器、水平向位移傳感器和溫度傳感器通過數據線與數據采集器相連，運行數據采集器檢查各部件是否處在正常工作狀態；

4）開啟水溫調節箱，設定試驗水溫，利用通過所述水浴管道的水流對土工膜施加溫度，觀察所述水浴管道進口和出口的測溫儀及所述導熱板上溫度傳感器監測到的溫度，若各溫度達到試驗溫度且趨于穩定，則控溫工作完成；

5）使用所述法向加載裝置施加法向荷載，通過數據采集器觀測法向應力達到試驗應力并維持穩定，調節水溫調節箱的溫度使得測溫儀和溫度傳感器采集到土工膜的試驗溫度達到設定值并維持穩定，設定剪切傳動裝置的剪切速率和最大剪切位移，通過剪切傳動裝置對下剪切盒施加剪切荷載，當剪切位移達到最大剪切位移時，停止剪切，卸去法向加載裝置，取出傳力板，清理試驗土料和土工膜，并將下剪切盒退回原位；剪切過程中通過數據采集器和計算機實時采集并記錄該試驗溫度下剪切應力、剪切位移隨時間的變化以及剪切應力與法向應力的關系，得到該試驗溫度下土工膜與土樣接觸面抗剪強度曲線圖。

2.根據權利要求1所述的一種可溫控的土工膜與土接觸面剪切試驗方法，其特征在于：所述下剪切盒底面安裝有滾輪，剛性底板的相應位置設置有軌道，滾輪置于軌道內。

3.根據權利要求1所述的一種可溫控的土工膜與土接觸面剪切試驗方法，其特征在于：出水管和回水管均為橡膠軟管。

4.根據權利要求1所述的一種可溫控的土工膜與土接觸面剪切試驗方法，其特征在于：法向加載裝置上連接有法向壓力傳感器，水平剪切傳動裝置上連接有剪切荷載傳感器，法向壓力傳感器、剪切荷載傳感器及水平向位移傳感器分別通過數據線與數據采集器相連，數據采集器和計算機電連。