[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

本發明公開了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，本發明在下剪切盒中設置水浴管道，通過水溫調節箱對水浴管道調節水溫，使土工膜處于不同的試驗溫度下，用于模擬土工膜使用環境溫度變化，實現了不同溫度下土工膜與土接觸面剪切強度的測試；根據本發明所述的試驗方法，可以測得相同法向應力、不同環境溫度下土工膜與土接觸面剪切強度隨剪切位移的變化曲線，以及不同法向應力、相同環境溫度下土工膜與土接觸面剪切強度的變化曲線，得出土工膜與土石料接觸界面剪切強度隨溫度變化的差異，本發明試驗過程中，溫度的設定、荷載的施加、剪切位移和剪切速率的設定以及數據的采集都是通過計算機設置完成，操作方便易行。

技術領域

本發明涉及土工膜與土接觸面剪切試驗設備制造技術領域，特別涉及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。

背景技術

土工膜因具有防滲性能好、適應變形能力強、工程造價低及施工速度快等優點，已廣泛應用于堤壩、庫盤、渠道、垃圾填埋場等防滲工程。其中，土工膜與下墊層或上保護層接觸面的剪切強度是工程設計的重要指標，直接關系到土工膜或上保護層的抗滑穩定性。我國地緣遼闊，一些土工膜防滲工程所在地區冬夏溫差或晝夜溫差大。土工膜屬于溫度敏感型材料，其物理力學性質隨溫度變化差異大，因此探究不同溫度下土工膜與土石料接觸面的剪切特性具有重要的工程應用價值。

現有技術中，常通過土工膜與土石料界面直剪試驗測試土工膜與土石料接觸面的剪切特性。但是，目前已有的直剪儀沒有考慮土工膜的試驗溫度對其接觸面剪切特性的影響，無法測試不同溫度下土工膜接觸面力學指標及其變化規律。因此，有必要研制一種可進行溫度調節的土工膜接觸面剪切試驗裝置和試驗方法。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供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，該裝置能夠控制土工膜在不同溫度下與土接觸面進行剪切試驗，根據本發明所述試驗方法可以探究不同溫度下土工膜與土接觸面剪切強度隨溫度變化的力學特性。

為實現上述技術目標，本發明提供如下技術方案：

一種可溫控的土工膜與土接觸面剪切試驗裝置，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，下剪切盒表面上鋪設土工膜；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，下剪切盒的該側還連接有水平向位移傳感器；其特征在于：

下剪切盒內呈蛇形平鋪有水浴管道，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。

水浴管道用于提供土工膜試驗所需溫度，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，且出水管和回水管均為橡膠軟管。出水管和回水管在試驗過程中始終為松弛狀態，保證對下剪切盒的移動不產生影響。

優選地，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。減小下剪切盒與剛性底板之間的摩擦力，防止剛性底板與下剪切盒的摩擦會造成試驗誤差。

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。剪切荷載傳感器與剪切傳動裝置相連，用于記錄施加在下剪切盒上的水平剪切力，水平向位移傳感器記錄下剪切盒的剪切位移。