[发明专利]一种土工合成材料土中拉伸试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可测试土工合成材料土中拉伸性能的试验装置，属于材料性能试验技术领域。

背景技术

对于土工合成材料拉伸性能的测试，往往采用简单的空气中拉伸的试验方法，所测得的拉伸性能与土工合成材料在工程使用中的真实应力应变状态相差较大，无法准确的反映土工合成材料在土中或在有侧限条件下的受拉变形状态和拉伸强度等力学性能。

与本发明相似的产品主要有各种测试土工合成材料拉伸性能的设备，主要用于常规拉伸试验、蠕变试验或测试相关拉伸性能的试验，例如河海大学的土工合成材料双向拉伸蠕变测试仪（申请公布号：CN101776553A），可测试土工合成材料空气中双向拉伸蠕变的力学性质。此类试验装置实现材料拉伸的测试条件多为空气中进行，即受拉土工合成材料两侧没有受到土体荷载的作用。但土工合成材料在实际工程中的使用却与此种条件有一定差异，众所周知，土体是一种不能承受拉力的散体性材料，工程中对于需要承受拉力的一部分土体，常采用土工合成材料与其组成加筋结构，土体与土工合成材料相互作用、相互协调，使得加筋结构作为一个受力整体承担荷载。因此，土工合成材料的使用均存在土体法向荷载的作用，这与常规土工合成材料测试方法所限制的条件有所不同。

目前使用的测试土工合成材料拉伸性能的仪器不具备直接改造为土中拉伸试验装置的基础，最关键的问题在于夹具的处理。空气中拉伸试验条件下，拉力传感器通过夹具与土工合成材料试样相连，测得的拉力即为试样所受的拉伸荷载；土中拉伸试验条件下，夹具放入土体之中还是土体之外会导致结果存在较大差别。若夹具放入土体之中，与夹具相连接的拉力传感器测得的数据不仅包括试样的拉伸力，还包括土体对夹具的摩擦力，使问题复杂化；若夹具在土体外部，必然会使得试样的一部分在空气之中，由于此部分试样受拉伸长，则会出现对应拉伸位移测量不准确的问题，再者，随着土工合成材料拉伸过程的进行，原本处于土体之中的部分试样逐渐被拉出土体，失去了土中受限的条件，与实际不符。因此，实现土工合成材料土中拉伸需要对常规拉伸试验机的主体部分进行全新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土工合成材料土中拉伸试验装置，能够模拟土工合成材料在实际使用中的受力环境，解决现有土工合成材料拉伸试验不能真实反映材料在土体之中拉伸性能的问题，研究土工合成材料与土体之间复杂的相互作用机制。

本发明提出的一种土工合成材料土中拉伸试验装置，包括夹持部件1、隔离套筒2、试验箱3、主框架4、量测设备5和采集控制箱6，其特征在于：所述夹持部件1分为左、右两组，分别伸入试验箱3两侧，夹持位于试验箱3中的土工合成材料试样8；所述隔离套筒2分为左、右两组，两组隔离套筒2分别套于相应的夹持部件1外，保护夹持部件1不与土体7相接触，同时隔离套筒2与夹持部件1之间也保持不相接触；所述试验箱3为试样8在土体7中的受拉受压状态提供必要的试验环境；试验箱3位于主框架4上方，主框架4可以为试验箱3提供稳定的试验平台，所述量测设备5精确测量拉伸荷载、拉伸位移、法向荷载；所述采集控制箱6放置于主框架4上方，实现数据采集和试验控制的功能；

所述夹持部件1包括上夹板9、下夹板10、螺栓11、夹具支撑柱12和夹具支撑横梁13，上夹板9和下夹板10通过螺栓11锚固，上夹板9和下夹板10的夹口为方齿形；所述下夹板10通过两个夹具支撑柱12与夹具支撑横梁13相连；所述下夹板10和量测设备5连接，通过主框架4实现拉伸位移；

所述隔离套筒2包括筒身14、套筒上盖板15、盖板开口16、连接片17、固定螺丝18、套筒支撑柱19和套筒支撑横梁20，筒身14与套筒上盖板15通过连接片17与固定螺丝18相连，套筒上盖板15截面呈L形，竖向放置的一面留有盖板开口16，供试样8穿过，所述筒身14通过两个套筒支撑柱19与套筒支撑横梁20相连；所述筒身14通过主框架4实现与夹持部件1相同的拉伸位移；

所述试验箱3包括箱体21、箱体开口22、上气压袋23、下气压袋24、箱盖板25、螺丝26、上通气管27和下通气管28，箱体21底部中心与下气压袋24进气口连接固定，箱盖板25中心与上气压袋23进气口连接固定，箱盖板25通过螺丝26固定在箱体21之上，箱体21两侧留有箱体开口22供夹持部件1和隔离套筒2伸入；所述上通气管27、下通气管28一端分别与上气压袋23、下气压袋24相连，另一端合为一管，与量测设备5和空气压缩机相连，借助空气压缩机向内充气；空气压缩机连接采集控制箱6，实现对充气量的控制；

所述采集控制箱6连接量测设备5。