[發明專利]一種柔性張拉的土工膜與土雙面接觸循環剪切試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201810089241.6
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108414373B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 岑威鈞;都旭煌;李鄧軍;王輝;孫影杰;俞亮;羅佳瑞;陳司寧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 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

本發明公開了一種柔性張拉的土工膜與土雙面接觸循環剪切試驗裝置及試驗方法，土工膜剪切框上連接柔性張拉系統，通過電動機驅動齒輪正、反轉動，帶動鏈條連同土工膜剪切框水平往復移動，用于模擬土工膜在法向應力的作用下，不同循環位移時土工膜與土雙面接觸剪切強度的測試，且柔性張拉系統的鏈條與土工膜剪切框之間為柔性連接，根據本發明所述的試驗方法，可以測得不同法向應力和不同剪切位移幅值下土工膜與土雙面接觸剪切強度隨剪切位移的變化曲線，得出土工膜與土接觸界面循環剪切強度和阻尼比隨剪切位移的變化關系。

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，特別涉及一種柔性張拉的土工膜與土雙面接觸循環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。我國是一個多地震國家，地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，震災嚴重。由于土工膜力學特性與兩側土石料差別較大，地震荷載會對土工膜防滲工程產生不利的循環動力作用，影響土工膜的穩定性和結構安全性。因此，有必要研究地震等循環荷載作用下土工膜與土接觸面的剪切特性，對評價循環剪切荷載作用下土工膜的安全性具有重要意義。

但是，現有技術中土工膜或土工格柵直剪儀存在以下問題亟待解決：

1)現有土工膜接觸面直剪儀只能實現單向剪切，無法實現自動循環剪切試驗，因此無法模擬循環荷載作用下土工膜與土接觸面的循環剪切行為。

2)現有土工格柵循環剪切儀用于土工膜循環剪切試驗時，只能實現土工膜與土的單面接觸循環剪切，無法模擬實際工程中土工膜與土雙面接觸的真實情況。

3)現有土工膜或土工格柵接觸面直剪儀多采用剛性桿頂推剪切盒的方式提供剪切荷載，在剛性桿與剪切盒連接處的摩擦會造成試驗誤差。

因此，有必要研制一種模擬不同剪切位移幅值下土工膜與土雙面接觸循環剪切過程的試驗裝置，記錄循環荷載作用下土工膜與土雙面接觸時的剪切應力與剪切位移滯回曲線，獲得接觸面循環剪切勁度和阻尼比隨剪切位移的變化規律，試驗結果可用于土工膜防滲工程的抗震安全性計算分析。

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柔性張拉的土工膜與土雙面接觸循環剪切試驗裝置及試驗方法，該裝置能夠實現在循環荷載條件下進行土工膜與兩側不同土雙面接觸時的剪切試驗，探究土工膜與兩側不同土雙面接觸時的循環剪切特性。

為實現上述技術目標，本發明提供如下技術方案：

一種柔性張拉的土工膜與土雙面接觸循環剪切試驗裝置，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，在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，法向加載裝置上連接有法向壓力傳感器，其特征在于：

下剪切盒和上剪切盒之間設置有土工膜剪切框，且土工膜剪切框支撐于剛性底板上，土工膜鋪設于土工膜剪切框表面，下剪切盒內填充有土樣，法向加載裝置向傳力板及上剪切盒內的土樣施加法向壓力，使上、下剪切盒內的土樣與土工膜緊密接觸；

土工膜剪切框位于剪切方向的兩側固定連接有施加水平荷載的柔性張拉系統，柔性張拉系統包括分別設置于土工膜剪切框兩側的主動輪和從動輪，主動輪連接于電動機的輸出軸上，柔性鏈條繞過主動輪和從動輪后其自由端分別連接于土工膜剪切框的兩側，柔性張拉系統帶動土工膜剪切框于剛性底板上來回移動，柔性鏈條與土工膜剪切框的連接處設置有拉力傳感器，土工膜剪切框上設置有水平位移計，將法向壓力傳感器、拉力傳感器和水平位移計與數據采集器電連，數據采集器和電動機與計算機電連。

柔性張拉系統牽拉土工膜剪切框正、反方向來回移動，對土工膜形成循環剪切力，在法向應力及該循環剪切力作用下，測試土工膜與土雙面接觸時的循環剪切特性。