[发明专利]一种能控温的水环境中土工膜蠕变性能测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种能控温的水环境中土工膜蠕变性能测试装置及方法，包括温度控制系统、拉伸试验系统和位移采集系统；温度控制系统包括输入模块、主控模块、加热模块、制冷模块、保温箱、温度采集模块和显示模块；拉伸试验系统包括主机架平台、固定夹具、土工膜、活动夹具、轨道、钢索、制动装置、定滑轮和砝码；土工膜沿水平方向夹在固定夹具和活动夹具之间；位移采集系统包括位移传感器、数据采集仪和计算机。本发明能实时测试和记录在恒温和变温水环境中，不同拉伸荷载时土工膜的蠕变变形量，得到不同水温和不同荷载条件下土工膜的蠕变曲线，用于分析土工膜的蠕变特性。

技术领域

本发明涉及水利工程中防渗土工膜的变形检测领域，特别是一种能控温的水环境中土工膜蠕变性能测试装置及方法。

背景技术

土工膜因具有防渗性能好、适应变形能力强、工程造价低等优点，已广泛应用于堤坝、库盘、渠道等防渗工程。当土工膜铺设于堤坝上游面作为防渗体时，在库水压力的作用下，坝面土工膜会呈现受拉特性。土工膜在一定的拉力作用下，其变形会随时间不断增长，即产生蠕变。当土工膜蠕变量达到一定时，土工膜会发生撕裂，从而破坏了堤坝防渗结构的完整性。因此，土工膜的蠕变特性直接关系到土工膜防渗工程能否长期安全运行。

我国地缘辽阔，一些土工膜防渗工程所在地区温度变化差异小，土工膜长期工作于相对恒温的水环境中，而一些土工膜防渗工程所在地区昼夜温差大或冬夏温差，土工膜工作于变温的水环境中。土工膜属于温度敏感型材料，其力学性质随温度变化差异大，因而探究恒温和变温的水环境中土工膜蠕变特性具有重要的工程应用价值。

现有技术中，通常采用土工合成材料蠕变试验仪测试开展常温下土工膜蠕变特性。目前已有的蠕变试验仪未考虑试验温度对土工膜蠕变特性的影响，无法测试特定恒温和变温的水环境中土工膜蠕变变形随时间的变化规律。因此，有必要研制一种可进行温度调节的水环境中土工膜蠕变性能测试装置和方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能控温的水环境中土工膜蠕变性能测试装置，该能控温的水环境中土工膜蠕变性能测试装置通过实时测试和记录恒温及变温的水环境下，不同拉伸荷载时土工膜的蠕变变形量，得到在恒温和变温的水环境条件下，不同拉伸荷载时不同水温和不同荷载条件下土工膜的蠕变曲线，用于分析土工膜的蠕变特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种能控温的土工膜蠕变性能测试装置，包括温度控制系统、拉伸试验系统和位移采集系统。

温度控制系统包括输入模块、主控模块、加热模块、制冷模块、保温箱、温度采集模块和显示模块；主控模块与输入模块、热处理模块、冷处理模块及温度采集模块连接；保温箱与加热模块、制冷模块、温度采集模块及显示模块连接。

拉伸试验系统用于对土工膜施加水平拉伸载荷，拉伸试验系统包括固定夹具、活动夹具和水平加载装置；固定夹具和活动夹具均设置在保温箱内，固定夹具与保温箱底板或侧壁固定连接，活动夹具能在水平加载装置的作用下沿保温箱底板滑动连接；土工膜的两端分别装夹在固定夹具和活动夹具中。

水平加载装置包括钢索、制动装置、定滑轮和砝码；钢索的一端与活动夹具相连接，钢索的另一端依次穿过保温箱、制动装置和定滑轮后，形成悬挂端，用于悬挂不同重量的砝码；钢索在保温箱上的穿孔利用密封塞密封，保温箱内充满水；制动装置开启时，能将钢索锁紧固定。

位移采集系统包括位移传感器、数据采集仪和计算机；位移传感器设置在钢索上，用于测量土工膜的蠕变量；位于传感器与数据采集仪相连接，数据采集仪与计算机相连接。

还包括主机架平台，保温箱、制动装置和定滑轮均固定在主机架平台上，定滑轮的顶部与土工膜位于同一高度。

拉伸试验系统还包括设置在保温箱底板上的轨道，活动夹具的顶部设置有滚轮，滚轮与轨道滑动配合。