[發明專利]一種采用滾動摩擦實現土體純Ⅱ型斷裂的試驗方法

有效

• 申請號: 202010236145.7
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN111398015B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 孫一清;沈振中;徐力群;甘磊;王潤英;楊金孟;張文兵;吳美子;杜一峰;巫紓予;楊子桐;李舸航;霍晨瑋
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種采用滾動摩擦實現土體純Ⅱ型斷裂的試驗方法，包括步驟1，準備試樣；步驟2，組裝試樣托板；步驟3，放置試樣；步驟4，調整推力板；步驟5，純Ⅱ型斷裂試驗：步驟51，儀器歸零；步驟52，施加水平推力；步驟53，產生純Ⅱ型斷裂；步驟54，數據采集；步驟6，繪制線圖；步驟7，計算試驗的強度因子，重復上述步驟，完成所有不同長度預制裂縫的所有試樣的純Ⅱ型斷裂試驗；根據試驗結果，完成應力強度因子的尋找。本發明能夠消除試樣裂縫延伸處的彎矩，實現純剪切型斷裂；托板下部安裝抹油潤滑油的滾球裝置，形成滾動摩擦，減小摩擦力，提高試驗的準確性。托板能夠避免試樣與基座產生的摩擦力，準確測到應力強度因子，從而影響試驗的結果。

技術領域

本發明涉及一種土工試驗方法，特別是一種采用滾動摩擦實現土體純Ⅱ型斷裂的試驗方法。

背景技術

土體的純II型斷裂，也稱為滑開型或剪切型斷裂，如圖1所示，為土體主要的斷裂破壞類型。

在非對稱四點彎曲試驗方法中，很難準確找到荷載作用點位置來消除斷裂面上的彎矩，以至于所得結果不是純Ⅱ型斷裂；在圓盤形試樣試驗方法中，很難通過周向應力準則找到純Ⅱ型斷裂下的裂縫與荷載方向夾角；在半圓彎曲試驗方法中，制樣時難以滿足應力強度因子計算公式中的各種條件；在非對稱半圓彎曲試驗方法中，需要的參數較半圓彎曲試驗方法多；在剪切盒試驗方法中，由于裂縫斷面存在摩擦力，難以準確測到應力強度因子K_Ⅱ。

申請號為CN201010576948.3的中國發明專利，其公開了一種土體II型斷裂破壞的試驗方法，其步驟為：1)制備單側預制有水平裂縫的長方體試樣；2)將試樣置于前擋鐵和推力板之間，并使前擋鐵與試樣接觸區的最上端與試樣上的水平裂縫的中心線持平，同時使推力板與試樣接觸區的最下端與試樣上的水平裂縫的中心線持平；前擋鐵和推力板都與試樣完全接觸，且無相互作用力；3)啟動推力提供裝置，向前擋鐵所在方向施加水平推力，直至試樣沿裂縫所在平面發生II型斷裂破壞；同時，記錄從開始施力時到試樣破壞后荷重傳感器和位移傳感器采集到的數據，以荷載數據為橫坐標，位移數據為縱坐標，繪制荷載-位移曲線；4)更換試樣，調整試樣的尺寸、水平縫的深度以及水平縫的水平高度，重復步驟1)至4)。

上述專利申請，雖然能夠實現II型斷裂試驗，然而，還存在著如下不足，有待進一步改進：

1、受到裂縫面以上部分土體自重的影響，在試驗過程中裂縫面上存在因試樣自重引起的摩擦力，也難以準確測到應力強度因子K_Ⅱ，從而影響試驗的結果。

2、只能對一條裂縫進行試驗研究，但剪切型斷裂試驗又不能對同一個試樣進行兩次試驗，故而沒有對照組，不便于比較試驗結果。

3、試驗過程中滑軌滑動所產生的的摩擦是干擾試驗的一主要因素，會造成測量到的推力過大的現象，從而影響試驗的結果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種采用滾動摩擦實現土體純Ⅱ型斷裂的試驗方法，該采用滾動摩擦實現土體純Ⅱ型斷裂的試驗方法能夠消除試樣裂縫延伸處的彎矩，實現純剪切型斷裂；中間托板與側托板安裝滾動導向裝置，三塊托板相互之間僅允許沿滾槽方向相對錯動且阻止其他任何相對運動方式，以此來減少托板之間相互作用對試驗的影響；托板下部安裝抹油潤滑油的滾球裝置，形成滾動摩擦，減小摩擦力，提高試驗的準確性。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種采用滾動摩擦實現土體純Ⅱ型斷裂的試驗方法，包括如下步驟。