[发明专利]拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置

说明书

本发明属于土工测试领域，涉及拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置。包括工作平台、四叶草形模具组件、拉伸组件、自由田格以及传感器组件。四叶草形模具组件包括承载受拉部件，承载受拉部件的数量为四个，四个承载受拉部件围成四叶草形模具腔，四叶草形模具腔用于装载黏土以形成四叶草形试样。自由田格可移动设置在工作平台上且位于四叶草形模具腔内以承托四叶草形试样。承载受拉部件可移动安装于工作平台且在制作四叶草形试样的过程中，通过可拆卸连接件固定于工作平台。拉伸组件包括四个拉伸件，四个拉伸件分别与四个承载受拉部件连接。传感器组件用于感应拉伸过程中四叶草形试样的应力以及位移。本发明的测试项目更多且测试准确度更高。

技术领域

本发明属于土工测试技术领域，具体涉及一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置。

背景技术

黏土由于其特定的矿物结构会在土粒周围形成一层与自由水性质不同的吸着水。弱吸着水的存在使土具有塑性、黏性。因此黏土体存在一定的抗拉、抗剪能力。

黏土心墙堆石坝对地质条件有较好的适应性，在深厚覆盖层地区被广泛采用。现代高坝逐渐以黏土心墙坝等土石坝为主。由于土石坝的拱效应以及水力劈裂等原因，部分心墙黏土体不可避免会承受一定拉应力。因此研究黏土体(包括掺砾黏土体)的抗拉强度对心墙坝工程的结构安全乃至渗流稳定具有重要意义。

目前，测量土体抗拉强度的测试方法主要有直接拉伸测试(单轴拉伸测试、三轴拉伸测试)和间接拉伸测试(土梁弯曲测试、径向压裂测试等)。其中，单轴拉伸测试是直接对试样施加轴向拉力，以测得抗拉强度。

现有一种断裂可视化一体式土体单轴拉伸装置。它对哑铃型试样进行单轴拉伸。可以直接观测断裂的过程以及断裂的准确位置。其试样下方设置有垂直于拉伸方向的滑动条，虽在拉伸方向对试样的约束较小，但在垂直拉伸方向对试样有较大约束，对断裂的位置以及方向有一定影响。

在拱效应的作用下，心墙黏土会受到顺河流向的拉应力。同时，由于河床坝段的心墙底部设置有刚性的混凝土防渗墙，而岸坡段没有，导致心墙在坝轴线方向的沉降也并不均匀，从而使心墙在垂直河流向也受到拉应力。

目前的土体拉伸测试装置大多集中于单轴拉伸测试，测试项目不全且测试准确度低。因此有必要发明一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置，增加测试的项目以及提高测试的准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置，以增加测试的项目以及提高测试的准确度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置，包括工作平台、四叶草形模具组件、拉伸组件、自由田格以及传感器组件；所述四叶草形模具组件包括承载受拉部件，所述承载受拉部件的数量为四个，四个所述承载受拉部件围成四叶草形模具腔，所述四叶草形模具腔用于装载黏土以形成四叶草形试样；所述自由田格可移动设置在所述工作平台上且位于所述四叶草形模具腔内以承托所述四叶草形试样；所述承载受拉部件可移动安装于所述工作平台且在制作所述四叶草形试样的过程中，通过可拆卸连接件固定于所述工作平台；所述拉伸组件包括四个拉伸件，四个所述拉伸件分别与四个所述承载受拉部件连接；所述传感器组件用于感应拉伸过程中所述四叶草形试样的应力以及位移。

优选地，所述四叶草形模具组件还包括可移动设置在所述工作平台上的自由长条，所述自由长条设置在所述承载受拉部件与所述自由田格之间。

优选地，所述承载受拉部件与所述自由田格之间设置有两个所述自由长条。

优选地，所述承载受拉部件、所述自由田格以及所述自由长条的底部均安装有滚球。

优选地，所述自由田格由若干自由方格组成，每个所述自由方格底部安装有滚球。