[發(fā)明專利]一種測(cè)量多層薄體材料沿軸向非同步扭轉(zhuǎn)變形的函數(shù)疊環(huán)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811206041.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN109443951B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉占磊;施建勇;艾英缽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/24
• 分類號(hào): G01N3/24;G01N3/26;G01N3/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種測(cè)量多層薄體材料沿軸向非同步扭轉(zhuǎn)變形的函數(shù)疊環(huán)，涉及巖土環(huán)剪測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及包括帶有凹槽軌跡的函數(shù)疊環(huán)、高靈敏度直線位移傳感器、可調(diào)節(jié)直線位移傳感器固定支架以及安裝臺(tái)。疊環(huán)外邊沿采用具有函數(shù)公式的橢圓形狀，其通過外側(cè)壁凹槽與高靈敏度直線位移傳感器接觸，通過橢圓公式以及高靈敏度直線位移傳感器能夠間接計(jì)算出各層疊環(huán)的實(shí)時(shí)扭轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明裝置解決了目前界面剪切試驗(yàn)中扭剪儀無法實(shí)時(shí)測(cè)量多層土工合成材料試樣中各層的剪切位移量的不足，具有易于加工，可行性好，制作廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)；本裝置原理可應(yīng)用于任何板體(包含布狀)材料界面摩擦試驗(yàn)儀器(包括大型扭剪儀)設(shè)計(jì)，為其開辟了一條新的設(shè)計(jì)思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土環(huán)剪測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量多層薄體材料沿軸向非同步扭轉(zhuǎn)變形的函數(shù)疊環(huán)。

背景技術(shù)：

不斷增長(zhǎng)的城市固體廢棄物產(chǎn)出量和亟待處理廢棄物的累積量是城市建設(shè)和發(fā)展中必須解決的難題。衛(wèi)生填埋是我國(guó)目前現(xiàn)階段的主要處理方式，同時(shí)也是垃圾處理必不可少的最終處理手段。襯墊系統(tǒng)作為一種水力屏障，是填埋場(chǎng)最重要的組成部分，鋪設(shè)于填埋場(chǎng)的底部和四測(cè)，其功能是用來隔離固體廢棄物以免對(duì)填埋場(chǎng)四周的土和地下水產(chǎn)生污染。

襯墊系統(tǒng)是由多層土工合成材料組成，即土工膜、土工布、土工網(wǎng)、GCL、復(fù)合排水網(wǎng)等等。現(xiàn)代城市衛(wèi)生填埋場(chǎng)呈高、大型發(fā)展的趨勢(shì)，國(guó)外填埋場(chǎng)的最大高度已達(dá)到170米，國(guó)內(nèi)填埋場(chǎng)的最大高度也已達(dá)100多米。填埋場(chǎng)的整體穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)垃圾填埋場(chǎng)衛(wèi)生安全的重要前提，襯墊系統(tǒng)的強(qiáng)度對(duì)于填埋場(chǎng)的整體穩(wěn)定性至關(guān)重要，以土工合成材料為主組成的復(fù)合襯墊界面剪切特性將成為控制現(xiàn)代填埋場(chǎng)穩(wěn)定和進(jìn)行現(xiàn)代填埋場(chǎng)平移破壞分析的一個(gè)重要的因素。

目前研究不同材料界面間剪切特性的常用試驗(yàn)方法為大型直剪試驗(yàn)、扭剪試驗(yàn)和斜板試驗(yàn)，大型直剪儀和斜板儀因其在等剪切面積下剪切位移量較小的缺陷性，一般用于研究材料間峰值強(qiáng)度特性，并不適用于研究材料間殘余強(qiáng)度特性；而扭剪儀理論上具有無限制剪切位移量，且剪切面積保持不變，故被相關(guān)學(xué)者引入用于研究材料間的殘余強(qiáng)度特性。但是目前為止，現(xiàn)有扭剪儀在功能上僅用于研究?jī)蓪硬牧祥g的剪切特性，或者具有在研究多層土工合成材料間界面剪切特性時(shí)，無法實(shí)時(shí)測(cè)量多層土工合成材料試樣中各層的剪切位移量的不足，主要原因在于土工合成材料厚度較薄以及存在軟基材。故研究多層土工合成材料復(fù)合襯墊剪切特性的試驗(yàn)尚在探索之中。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量復(fù)合襯墊中各層土工合成材料剪切位移量的技術(shù)方案，即一種可用于測(cè)量多層薄體材料沿軸向非同步扭轉(zhuǎn)變形的函數(shù)疊環(huán)裝置。

一種測(cè)量多層薄體材料沿軸向非同步扭轉(zhuǎn)變形的函數(shù)疊環(huán)，包括函數(shù)疊環(huán)、位移傳感器、固定支架和安裝臺(tái)，所述函數(shù)疊環(huán)設(shè)于安裝臺(tái)上方，所述固定支架固定設(shè)于安裝臺(tái)上，所述函數(shù)疊環(huán)由若干個(gè)疊環(huán)疊加而成，其外側(cè)壁與位移傳感器非剛性接觸連接，所述位移傳感器與固定支架固定連接。

優(yōu)選的，所述函數(shù)疊環(huán)的內(nèi)側(cè)壁為特定尺寸圓形，外側(cè)為具有函數(shù)公式的橢圓形，且加工有光滑凹槽。

優(yōu)選的，所述函數(shù)疊環(huán)的上下表面均加工有凹槽軌跡，相鄰層凹槽軌跡之間相互疊合形成通道，所述相鄰層凹槽軌跡通道內(nèi)嵌有若干微型滾珠。

優(yōu)選的，所述位移傳感器為一種高靈敏度直線位移傳感器，其包括殼體、伸縮桿和微型滾輪，所述伸縮桿的一端滑動(dòng)套接于所述殼體的內(nèi)部，所述殼體的內(nèi)部設(shè)有彈簧，所述微型滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于伸縮桿的另一端。

優(yōu)選的，所述固定支架包括支架殼體、高度調(diào)節(jié)旋鈕、支架伸縮桿、夾具和底座，所述底座與安裝臺(tái)固定連接，所述支架伸縮桿套接于支架殼體的內(nèi)部，所述高度調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)于支架殼體與支架伸縮桿的連接處，所述夾具固定于支架伸縮桿的末端，所述夾具夾持于殼體的外側(cè)。

優(yōu)選的，所述函數(shù)疊環(huán)的外側(cè)壁設(shè)有與微型滾輪接觸連接的光滑凹槽。