[发明专利]土与结构接触面试验土容器

说明书

本发明公开了一种土与结构接触面试验土容器，包括土容器座、下桶、上桶、弹簧和滚动件，土容器通过土容器座与Z向承载板相对固定；上桶的下部套装在下桶的上部，上桶和下桶外周壁上分别设有滚动件座和弹性座，弹性件安装在上桶的底面与弹性座之间，滚动件通过基座固定在上桶中部的滚动件座上，滚动件的滚轮与结构面板相接触，上桶上端面高度低于滚轮轮缘顶部高度。本发明土容器采用了上、下桶分体设计及滚动件，减小了结构面板与土容器间的切向摩擦力，且摩擦力可以标定并扣除，保证结果真实，保证结构面板与土容器间不会卡住或者脱开，此外还根据土样粒径大小调整结构面板与土容器间缝隙的宽度，保证土样不从缝隙间流失，保证接触面面积不变。

技术领域

本发明属于土工试验仪器技术领域，特别涉及一种土与结构接触面试验土容器。

背景技术

土体与结构接触面的力学特性研究是土力学研究的重要课题之一，对于结构的计算、设计及施工技术等有重大的影响。土与结构接触面的力学特性研究主要有两种方法，试验方法与数值方法。当下，试验方法主要使用的试验仪器有直剪型、单剪型、扭剪仪、动三轴仪以及共振柱仪。其中，直剪型及单剪型两类接触面试验仪器是由直剪仪及单剪仪改进而来，因其原理简单，使用方便，目前研究中使用较多。

但是现有的土与结构接触面试验用的土容器，普遍存在的问题包括：

1、目前的大多数土与结构接触面研究中使用的仪器多是由已有的土工试验仪器改进而来，法向应力施加在土体上而非接触面上，受力不明确，概念不清晰。

2、目前的试验仪器存在试验时土体应变局部化的现象，导致试验结果失真，数据可靠性降低。

现有专利号为ZL200610165244.0的专利，提供了一种大型三维多功能土工试验机的发明，其中也提出了土容器结构，其结构如图1所示，但经实践检验且与现实需求相比，主要存在以下问题：

1、试验时，土容器与结构面板间存在不均匀的法向应力，在土体与结构面板发生相对位移时，结构面板与土容器间存在很大的切向摩擦力，且此摩擦不均匀，难以标定并从试验结果中扣除，这种摩擦对于粗粒土，大试样而言仍有可接受的余地，但是，对于细粒土或者小试样而言，这种土容器与结构面板之间的摩擦是不可接受的，其大小甚至会超过土样与结构面板间的摩擦。这会导致土与结构面板之间接触面的力学性质难以准确测量，进而导致试验结果失真，设计偏于危险，对计算和设计产生极大的危害。甚至结构面板与土容器间因摩擦自锁现象而卡住，土体与结构面板脱开导致无法接触的情况。

2、试验时，为防止结构面板与土容器相接触而产生法向应力进而导致切向应力的产生，使土容器上沿低于土样顶面，造成土容器上沿与结构面板间留有很大的缝隙，造成在试验时土颗粒从结构面板与土容器间的缝隙中流失，造成接触面面积的减小。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种土与结构接触面试验土容器，所述土与结构接触面试验土容器对现有的土容器的结构进行改进，以使其能够极大程度上减小土容器与结构面板间的摩擦力，保证土样均匀受力，均匀变形，保证土样的接触面在试验过程中与结构面板接触面积恒定，进而保证精确测定土与结构接触面的力学性质。