[发明专利]一种模拟实际工况的土工合成材料性能测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种模拟实际工况的土工合成材料性能测试装置及方法。该装置包括机架、加压夹持单元、模型桩(10)、测量单元和采集控制单元，所述的土工合成材料(11)水平放置在机架上方并通过加压夹持单元固定，所述的加压夹持单元连接至采集控制单元，所述的模型桩(10)垂直机架底面设置并与所述的土工合成材料(11)接触，所述的测量单元测量土工合成材料(11)性能数据。与现有技术相比，本发明具有结构简单、测试数据全面、测试结果价值高等优点。

技术领域

本发明涉及一种土工合成材料性能测试装置及方法，尤其是涉及一种模拟实际工况的土工合成材料性能测试装置及方法。

背景技术

桩承加筋路堤是一种适用于软土地基处理的施工方法，主要通过合理置入软土中的桩与桩上铺设的土工合成材料共同作用以满足软基上路堤在稳定性和变形两方面的要求，这种路堤建设技术具有施工方便、工期短、侧向变形和工后沉降小等优点。该施工方法应用前景广阔，但由于其技术复杂，所涉及材料种类多，其作用方式和破环机理仍不十分清楚。

土工合成材料作为桩承加筋路堤的重要组成部分之一，其作用机理，受力方式，破坏模式均不十分清楚，因而在实际工程中土工合成材料种类及材料性能的选取非常保守。因此单独对土工合成材料工作时的形态，内力分布以及破坏模式进行研究是非常必要的。一般纺织物的检测手段之一是胀破试验，这个方法同样适用于土工合成材料，但涨破试验的结果只显示材料本身性能，不能反映土工合成材料在实际工况下与和桩共同作用的性能。

目前，在桩承加筋路堤领域的研究主要是桩承加筋路堤中的土拱效应，或者只研究筋材挠度的变化，如西安建筑科技大学胡伟伟等人的专利“桩承式加筋路堤三维土拱效应试验装置和方法”(公开号CN103389364A)、西安建筑科技大学曹卫平的专利“桩承式加筋路堤平面土拱效应试验装置”(公开号CN103352482A)、浙江大学陈仁朋等人的专利“桩网结构土工格栅挠度分布的测试装置和方法”(公开号CN104406536A)，这些发明一部分研究桩承加筋路堤的其他组成部分，一部分从宏观角度观察了土工合成材料的变形，没有能够涉及到土工合成材料在实际工况下的应变分布特征和受力测试的装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模拟实际工况的土工合成材料性能测试装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟实际工况的土工合成材料性能测试装置，包括机架、加压夹持单元、模型桩、测量单元和采集控制单元，所述的土工合成材料水平放置在机架上方并通过加压夹持单元固定，所述的加压夹持单元连接至采集控制单元，所述的模型桩垂直机架底面设置并与所述的土工合成材料接触，所述的测量单元测量土工合成材料性能数据。

所述的机架为可拆卸式机架，包括上板、底板和机架柱，所述的上板和底板对应设置，所述的机架柱垂直设置在上板和底板边缘并支撑上板和底板，该结构简单，方便拆装，便于实验使用。

所述的上板为圆环板，该圆环板上表面沿内圆边缘设有一圈凹槽，所述的土工合成材料水平放置在该圆环板上方，其边缘落入所述的凹槽中，使用圆环板实现土工合成材料的预固定。

所述的加压夹持单元包括盖板以及设置在盖板上的进气通道和测压通道，所述的盖板覆盖在土工合成材料上方并与所述的上板螺栓连接，所述的进气通道和测压通道均连接至采集控制单元，加压夹持单元设置在土工合成材料上方，并紧密固定形成密闭空间，同时利用采集控制单元进行加压，进一步模拟上覆土层压力，从而进行性能测试。

所述的土工合成材料和盖板之间还设置橡皮膜或塑料薄膜，可根据土工合成材料是否透气确定是否需要设置橡皮膜或塑料薄膜，当土工合成材料不透气时可直接进行测试，当土工合成材料透气时可以上覆无强度的塑料薄膜或者强度弱的橡皮膜使之与盖板形成密闭空间。