[发明专利]一种测定散粒体材料内摩擦角和界面静、动摩擦角的联合测定仪

说明书

本发明公开了一种用于测定散粒体材料内摩擦角和界面静、动摩擦角的联合测定仪，该联合测定仪通过试样盒将散粒体材料等效处理成块状物体，应用于界面静、动摩擦角的测定，操作方便；利用高速相机连拍的方式记录试样盒滑动过程中的位置和相应的时间，用于滑动加速度的求解，设备简单，结果准确。滑道材料更换方便，可用于测定散粒体材料和其他多种材料之间的界面摩擦角。解决了目前相应的测试仪器功能单一，散粒体材料界面静、动摩擦角测定不便，不同材料界面摩擦角测试困难等系列问题，一次装样即可完成内摩擦角和界面静、动摩擦角度的测定，大大提高了测试效率，操作简便、功能完善，优势突出。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种测定散粒体材料内摩擦角和界面静、动摩擦角的联合测定仪，目的是通过该联合测定仪方便、快捷、准确地测定散粒材料内摩擦角以及散粒体材料与其他材料之间的界面静、动摩擦角三个基本物理量。

背景技术

内摩擦角是土等散粒体材料的重要基本物理量，决定其强度、变形等力学特性，是工程设计时必须采用的一项基本指标。从目前来看，对于散粒体材料内摩擦角的测定基本都采用传统的内摩擦角测定仪，即由漏斗、底部圆盘、刻度等构成，通过漏斗将散粒体材料堆积在底部圆盘上，通过测定自然堆积高度和底部堆积直径的方法进行内摩擦角的测定，该种内摩擦角测定仪功能单一且操作耗时较长。

散粒体材料与其他材料之间的界面静、动摩擦角的准确测定对分析散粒体材料与其他材料之间的界面相互作用具有重要意义。比如在土木工程领域，建筑物地基经常用到的摩擦桩，桩-土之间的侧壁摩阻力是桩承载力构成的重要方面，准确评估桩的侧摩阻力就需要准确测定桩-土两者之间的界面摩擦角。目前来看，对于静、动摩擦角的测定常常采用将物体放在斜坡上的方式，但该方式基本只适用于块状材料，对于散粒状材料效果较差。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种应用于测定散粒体材料内摩擦角和界面静、动摩擦角的联合测定仪，只需要一次装样就可准确、快速测定上述三个基本物理量，解决工程和科研中对于散粒体材料内摩擦角和界面静、动摩擦角测定不便的难题。

本发明采用以下技术方案：

测定散粒体材料内摩擦角和界面静、动摩擦角的联合测定仪，包括底部支撑、滑板、齿带、支撑架、滑道和试样盒；底部支撑可采用薄壁型钢焊接而成，包含4条支撑腿，操作时将其放置在实验台上；滑板的材质可选轻质木材，大大减轻滑板重量，方便操作，其长边可为1m，短边可为0.5m，通过合页与底部钢支撑铰接，可绕合页轴旋转，齿带设于滑板底面，支撑架下端通过球铰与底部支撑连接，上端顶在齿带槽中，通过调节其顶在齿带上槽的位置调节滑板的倾斜角度α，在滑板上表面安装有测试滑道，滑道旁固定有刻度尺，刻度尺上标示与齿带每个齿位所对应的滑板倾斜角度α，在滑板合页端部固定有挡板，试样盒为无底盒体，一个侧面为透明有机玻璃材质，且在该面标记有水平线和与水平线不同倾角刻度线，以便观察散粒体材料倾斜角度，试样盒通过销钉与滑道固定，另外三个壁面和顶面可以采用轻质铝材，试样盒的质量和壁面厚度应尽量小，减少试样盒与滑道之间摩擦对测试结果的影响。

上述技术方案中，所述的联合测定仪还包括高速相机，架设于测定仪旁用于记录试样盒的滑动过程，以准确记录试样盒滑动过程中的位置和相应的时间(必要时可用具有连拍功能的手机代替)，由此计算得到试样盒的滑动加速度。

进一步的，所述的挡板靠近试验盒一侧采用柔性材料，如橡胶等，另一侧可采用木材，挡板用于阻挡试样盒滑出滑板。

进一步的，本发明的联合测定仪中滑板与水平面角度调节范围为0°至45°。

目前，在本领域尚未见此类联合测定仪，该联合测定仪相比于传统单一功能的测定仪，具有集成度好，一次装样即可完成内摩擦角和界面静、动摩擦角的测定；操作简便；可测量散粒体材料和其他多种材料之间的界面摩擦角等诸多优点。

测定原理及方法如下：