[发明专利]一种土工合成材料直拉/拉拔试验仪及试验方法

权利要求书

1.一种土工合成材料拉拔试验仪的试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：制备试样；

步骤S2：将力传感器和数显式位移传感器采样频率均设置为10Hz，然后将制备好的试样放入卡夹内部，调整滑板的厚度，实现卡夹上下微调对中，调节调节螺杆的高度实现拉紧组件与卡夹对中，将裸露的纤维端部被夹持于拉紧组件上，将变速电机速度设定为0.8mm/min，推拉装置上的旋转移动杆带动卡夹以恒定速率向左移动，纤维与土体发生滑动；

步骤S3：每个试样上都有三根纤维，单个拉拔试验即对3根纤维均进行拉拔，则按照每组需要6个独立重复试验，每组试验做重复试样2个，重复步骤S2，采用3倍均方差方法剔除异常值，同一组试验的变异系数C_v(％)应符合C_v≤6％的要求；

步骤S4：采集拉拔试验过程中的拉力和位移绘制拉力-位移曲线，根据拉拔试验过程中纤维受力变化情况，可以定量对比分析出外力作用下土工合成材料中的纤维受力特性；

拉拔试验仪包括由水平板以及支撑腿构成的工作台，还包括设置于工作台上的驱动装置、拉拔装置、位移测量装置、拉力测量装置以及数据采集器；

其中，所述拉拔装置包括设置于工作台上的安装板，所述安装板上的两个长边处设置有对称的滑槽，所述滑槽上设置有条形板，所述条形板上设置有多个等间距的通孔，且所述通孔与滑槽连通，在每个通孔内均设置有滚珠，在条形板上设置滑板，所述滑板的底部与滚珠滑动连接，所述滑板的上端设置有卡夹，所述卡夹内放置有待测试样，所述卡夹后端的卡头两侧均设置有左固定片，两个左固定片位于左锁紧块前端的安装槽内且通过左锁紧块两侧的锁紧杆进行固定，所述左锁紧块后端的的连接头通过双向固定螺杆与驱动装置相连，所述待测试样前端裸露的纤维段固定于拉紧组件的后端，所述拉紧组件的前端与拉力测量装置相连；

所述拉力测量装置包括固定台、力传感器、固定块，所述固定台上设置有沿其长度方向的U型槽，所述U型槽底部设置有条形导向孔，所述条形导向孔与工作台上设置的穿孔连通，所述固定块设置于U型槽内，所述固定块底部设置有调节螺杆，所述调节螺杆的自由端依次穿过条形导向孔和穿孔且通过调节螺母固定，所述力传感器的前端与固定块连接，所述力传感器的后端与拉紧组件的前端相连，所述力传感器的底部设置有传感器垫块，所述传感器垫块位于U型槽内；

所述位移测量装置安装在工作台上，用于测量直拉试验的位移数据；

所述数据采集器通过导线分别与位移测量装置和力传感器通过导线连接，用于采集位移数据及拉力值并上传至上位机；

所述驱动装置包括变速电机、推拉装置和手摇轮，所述变速电机能正反两个方向旋转，与推拉装置相连且能够根据试验要求为推拉装置设定不同转速和推拉速度，所述推拉装置还可通过手摇轮驱动其前进或后退；

所述推拉装置上的旋转移动杆前端通过双向固定螺杆与左锁紧块的连接头相连，所述旋转移动杆的后端贯穿出推拉装置且与位移测量装置进行连接，所述位移测量装置采用两个数显式位移传感器，两个数显式位移传感器均通过磁性表座分别与变速电机和支撑腿进行固定连接，两个数显式位移传感器的测量端抵住旋转移动杆的后端。

2.根据权利要求1所述的一种土工合成材料拉拔试验仪的试验方法，其特征在于，所述拉紧组件包括右固定片、右锁紧块和丝杆，所述右固定片设置有两个且分别位于裸露的纤维段两侧，两个右固定片位于右锁紧块后端的安装槽内，且通过右锁紧块两侧的锁紧杆进行固定，所述右锁紧块前端通过双向固定螺母与丝杆后端连接，所述丝杆的前端通过锁紧螺母与力传感器相连。

3.根据权利要求1所述的一种土工合成材料拉拔试验仪的试验方法，其特征在于，所述拉紧组件包括连接杆，所述连接杆后端设置有夹头，裸露的纤维段被夹持夹头内且通过固定螺杆进行固定，所述连接杆的前端与力传感器相连。

4.根据权利要求1所述的一种土工合成材料拉拔试验仪的试验方法，其特征在于，在上述步骤S1中，制备试样具体过程如下：

(1)试样厚度设计为60mm，在其厚度方向上设计埋入3根纤维且位置处于试样厚度面的中线上，相邻两根纤维的间距为15mm，按设计压实度算出试样总需土量，均分为4份；

(2)在制样模具内依次放入底垫板，再依次放入第一分离式垫块、第二分离式垫块、第三分离式垫块、第四分离式垫块和第五分离式垫块，倒入第1份土样至第二块分离式垫块上且使用工具进行初步压实，用镊子将第一根纤维的一头穿过第三分离式垫块的贯通缝中，另一头按设计埋入长度放入土样上，倒入第2份土样后使用工具进行初步压实，按照上述方式放入第2根纤维，以次类推四份土样都倒入后，在土样的表面放置第六分离式垫块且用千斤顶进行压实；

(3)对压实后的土样进行脱模，得到成型试样；

(4)将得到的试样放入标准养护箱内养护至设计龄期，即得到待测试样。