[实用新型]一种管土接触界面摩擦系数测量装置

说明书

本实用新型公开了一种管土接触界面摩擦系数测量装置，包括土样容器、管材容器、拉力机构和反力机构，土样容器的底面设有开口，土样容器的底面设有环绕开口的弹性件；管材容器的顶面设有容置槽，土样容器位于容置槽的上方；拉力机构包括控制器、拉动力件和拉力传感器，拉动力件通过拉力传感器与管材容器连接，控制器与拉动力件及拉力传感器电连接；反力机构与土样容器连接，反力机构用于对土样容器施加与拉力方向相反的作用力。拉力机构带动土样容器与管材容器的相对运动，土样通过开口与管材容器相接触，拉力传感器记录管材容器所受到的拉力，从而可得到发生较大相对位移时管土接触界面之间的摩擦系数，模拟效果好，测量结果更准确。

技术领域

本实用新型涉及土木工程试验技术领域中的一种管土接触界面摩擦系数测量装置。

背景技术

管道是油气运输地重要手段，对于陆地埋地管道，其在穿越地质灾害区域时，容易受到地基土层错动的影响，导致作用于管道的附加荷载；对于海底管道，其内部输送的高温高压油气会使管线内部出现巨大的轴向应力，从而使其产生挠曲。管道周围土体提供的作用于管道的抗力是维持管道稳定的重要因素。因此管道工程的设计施工和运营过程中管道与周围土体接触面的摩擦系数是必不可少的重要参数。

目前，管土界面摩擦系数一般根据经验的方法取值，如《城镇供热直埋热水管道技术规程》(CJJ/T 81-2013)等。然而，管土界面摩擦系数不仅仅与土体类别有关，还随着管道材料不同而变化。随着管道材料多样化，管土界面摩擦系数测量装置和方法的缺失导致管道设计的安全性和经济性不能得到保障。现有直剪试验因为尺寸较小，在试验中不能模拟管土发生较大相对位移的工况，同时浅埋管道所受正应力较小，因此测得的剪切力量值较小，在数据处理过程中系统摩擦不可忽略。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种管土接触界面摩擦系数测量装置，能准确测量管土接触界面的摩擦系数。

根据本实用新型的实施例，提供一种管土接触界面摩擦系数测量装置，包括土样容器，所述土样容器的底面设有开口，所述土样容器的底面设有环绕所述开口的弹性件；管材容器，所述管材容器的顶面设有用于容置管道材料的容置槽，所述土样容器位于所述容置槽的上方，所述弹性件用于与所述管道材料抵接；拉力机构，所述拉力机构包括控制器、拉动力件和拉力传感器，所述拉动力件通过拉力传感器与所述管材容器连接，所述控制器与所述拉动力件及所述拉力传感器电连接；反力机构，所述反力机构与所述土样容器连接，所述反力机构用于对所述土样容器施加与拉力方向相反的作用力。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述管材容器的底部设有移动组件。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述移动组件包括至少两个滚动轮和两道导轨，所述滚动轮均分为两个滚轮组，各所述滚轮组分别安装在所述管材容器的一侧，所述滚轮组与所述导轨一一对应，各所述滚轮组与相应的所述导轨滚动配合，所述导轨平行于所述拉动力件的拉力方向。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述反力机构包括反力架和反力杆，所述反力杆的第一端与所述土样容器相接，所述反力杆的第二端与所述反力架连接。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述反力杆的第二端通过反力梁连接在所述反力架上，所述反力梁滑动安装在所述反力架上，所述反力梁的滑动方向平行于竖直方向。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述拉动力件的拉力方向平行于所述反力杆的轴向方向。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述拉动力件的拉力方向平行于水平方向。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述反力杆的第一端通过反力垫连接至所述土样容器，所述反力垫铺设在所述土样容器的外侧壁。

根据本实用新型的实施例，进一步地，所述管材容器包括管材框和多根平行设置在管材框内的支承条，所述支承条的顶面与所述管材框的内侧壁组合形成所述容置槽。