专利名称:冻土抗拉强度测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于材料力学试验检测【技术领域】，涉及冻土抗拉强度试验装置，尤其涉及一种冻土抗拉强度测试装置。主体结构由试验架、控温装置、加载装置、水平和垂直位移测量装置以及数据采集与分析装置组成。上压板与下压板为对称结构，使被测试样在集中力作用下更趋近于对心径向破坏。垂直夹持杆能够保持与试样良好的接触，提高实验结果的准确性。试验装置能准确测试冻土试件在不同温度条件下，从开始加载到试样破坏整个过程的垂直、水平变形量及对应的荷载。本实用新型的整体结构简单，使用操作灵活，测试精度好，试验环境友好。
【专利说明】冻土抗拉强度测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于材料力学试验检测【技术领域】，涉及冻土抗拉强度试验装置，尤其涉及一种冻土抗拉强度测试装置。
【背景技术】
[0002]抗拉强度是岩土类材料强度特性的重要指标之一，也是其最弱的强度特性。近年来，随着国民经济的快速发展，各种基础设施建设正在规划或建设中。在工程建设中，经常会涉及到冻土类材料，其抗拉强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量的重要依据。随着地铁建设的发展，冻结法施工在软土地区有了长足发展。此外，冻结凿井技术也广泛应用在煤矿开采行业中。在研究裂缝出现原因及对裂缝处理方案的设计中，抗拉强度直接关系到材料和建筑结构的设计与施工，因此，对冻土的抗拉特性的正确认识就显得越来越显得重要。
[0003]测定材料抗拉强度试验方法有很多，大致可分为直接拉伸法和间接法两大类。直接拉伸试验由于受夹持条件、试件的加工困难等限制，较难实现。间接测量方法避开了试件加工和直接拉伸夹持系统的难题，且试验结果较为稳定。因此，岩土类的抗拉强度一般采用间接拉伸法来测定。虽然现有的实验规范规程规定了岩土体抗拉强度的试验方法，然而未对试验装置进行说明，致使很难得到准确的试验结果。
[0004]现有的间接拉伸试验装置有着非常明显的缺点:
[0005]1、现有试验装置只能进行特定条件下的拉伸试验，而垫条宽度应根据试样的强度确定。
[0006]2、根据现有试验规程规定，测定材料抗拉强度时，不需要考虑试件的水平变形，因此，仅从垂直变形就对材料的抗拉性能进行评价，显得有些片面。
[0007]3、现有的试验装置只能进行常温下的试验，不能进行低温、负温条件下的强度试验，不能满足冻土试验的要求。
实用新型内容
[0008]针对现有抗拉强度测试技术存在的缺点，寻求设计制备一种适应性强、准确程度高的冻土抗拉强度试验装置是必要的。本实用新型的目的在于提供一种冻土抗拉强度测试装置，能准确测试冻土试样从加载到破坏全过程的荷载及垂直、水平变形量，也能满足不同材料试样多样化的需求，提高测试效率。
[0009]本发明的技术方案是:
[0010]一种冻土抗拉强度测试装置，是由加载导向杆，上压板、上平台压条、试样、紧固件、螺栓、下平台压条、下压板、导向杆、水平位移计、水平位移计顶板、水平导向杆、横向支架1、水平位移测量架底座、定位螺栓滑动导槽、接触圆锥、水平向连接件、水平导向杆、第一垂直夹持杆、滑轮、第二垂直夹持杆和
[0011]横向支架II组成。
[0012]所述的下压板上设有加载导向杆和底板定位螺栓滑动导槽；下平台压条通过螺栓固定于下压板；上压板上设有定位孔；上平台压条通过螺栓固定于上压板；水平位移测量架底座上设有导向杆；导向杆上设有水平向连接件；水平向连接件两端分别连接横向支架I和横向支架II ;水平导向杆置于横向支架I之上；水平位移计置于横向支架II之上；水平导向杆的一端设有水平位移计顶板，另一端通过紧固件连接第一垂直夹持杆；第二垂直夹持杆通过水平导向杆连接水平位移计；水平位移计与水平位移计顶板接触。
[0013]上述的加载导向杆穿过上压板上的定位孔。
[0014]上述的上压板沿着加载导向杆上下移动。
[0015]上述的水平导向杆与横向支架I之间设有滑轮；水平位移计与横向支架II之间设有滑轮；第一垂直夹持杆和第二垂直夹持杆与下压板之间设有滑轮。
[0016]上述的下压板的一侧设有刻度。
[0017]上述的第一垂直夹持杆穿过第一接触圆锥，第一接触圆锥沿着第一垂直夹持杆滑动；第二垂直夹持杆穿过第二接触圆锥，第二接触圆锥沿着第二垂直夹持杆滑动。
[0018]上述的水平向连接件通过两端的横向支架I和横向支架II将水平导向杆、水平导向杆控制在同一水平高度，可准确测量被测试样的水平位移。
[0019]本实用新型的优点及有益效果是:
[0020]1、本实用新型在下压板板上设置有4个定位螺栓滑动导槽，在该导槽内匹配安装有定位旋紧螺栓，可将所述试验夹具固定于压力试验机上，此外，在底板上设有刻度线，方便试样对中放置，能够避免因反复对中调整试验装置而浪费时间，这对温度要求严格的冻土试件的试验尤为重要，可保证了试验结果的准确性。
[0021]2、本实用新型通过水平位移计测定试件变形，尤其是测试水平变形，可避免因采用粘贴应变片方法带来的操作繁琐、成本较高的缺点，采用可滑动的圆锥形结构与试件接触，确保了在整个试验过程中，无论试验的水平变形如何，垂直夹持杆均能与被测试件保持良好接触，保障了水平变形测试结果的准确性。
[0022]3、本实用新型的水平向的固定支架上均有滑轮，能减少固定支架和水平导向杆之间的摩擦，减少对试件变形的限制，保证测试结果的准确性。
[0023]4、本实用新型可根据试件大小，调整水平位移测量装置的高度，确保垂直夹持杆能够与试件接触良好，此外，也可保证垂直夹持杆始终在同一方向夹持试件，获得准确的水平变形测试结果，尤其是圆柱形试件。
[0024]5、本实用新型的上、下压条均具有一定的宽度，对于强度较低的试样而言，不会像钢丝那样会嵌入试样内部，导致试验无法完成，此外，上、下压条是通过螺栓连接，因此，可以根据试验需要选择不同型号的压条进行试验。
[0025]6、本实用新型在现有实验设备(压力试验机、控温箱)的基础上，可通过本装置可实现冻土的抗拉强度测试，不必再另行购置相应的设备，避免了资源的重复投资。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型的前视图。
[0027]图2为本实用新型的侧视图。
[0028]图3为本实用新型的俯视图。
【具体实施方式】
[0029]为更好地理解本实用新型，通过以下实例予以进一步说明，但并非对本实用新型的限定。
[0030]如图1、2、3所示，一种冻土抗拉强度测试装置，是由加载导向杆2，上压板3、上平台压条4、试样5、紧固件6、螺栓7、下平台压条8、下压板9、导向杆10、水平位移计11、水平位移计顶板12、水平导向杆13、横向支
[0031]架I 14、水平位移测量架底座15、定位螺栓滑动导槽16、第一接触圆锥17、水平向连接件18、水平导向杆19、第一垂直夹持杆20、滑轮21、第二垂直夹持杆22和横向支架II 23组成，下压板9上设有加载导向杆2和底板定位螺栓滑动导槽16 ;下平台压条8通过螺栓7固定于下压板9 ;上压板3上设有定位孔；上平台压条4通过螺栓7固定于上压板3 ；水平位移测量架底座15上设有导向杆10 ;导向杆10上设有水平向连接件18 ;水平向连接件18两端分别连接横向支架I 14和横向支架II 23;水平导向杆19置于横向支架I 14之上；水平位移计11置于横向支架II 23之上；水平导向杆19的一端设有水平位移计顶板12，另一端通过紧固件6连接第一垂直夹持杆20 ;第二垂直夹持杆22通过水平导向杆13连接水平位移计11 ;水平位移计11与水平位移计顶板12接触。
[0032]加载导向杆2穿过上压板3上的定位孔；上压板3沿着加载导向杆2上下移动冰平导向杆19与横向支架I 14之间设有滑轮21 ;水平位移计11与横向支架II 23之间设有滑轮21 ;第一垂直夹持杆20和第二垂直夹持杆22与下压板9之间设有滑轮21 ;下压板9的一侧设有刻度24 ;第一垂直夹持杆20穿过第一接触圆锥17，第一接触圆锥17沿着第一垂直夹持杆20滑动；第二垂直夹持杆22穿过第二接触圆锥17、第二接触圆锥17'沿着第二垂直夹持杆22滑动；水平向连接件18通过两端的横向支架I 14和横向支架II 23将水平导向杆13、水平导向杆19控制在同一水平高度，可准确测量被测试样的水平位移。
实施例
[0033]下压板9上设有4个定位螺栓滑动导槽16，并配有4个定位旋紧螺栓，可根据压力试验机的工作平台尺寸，调整定位旋紧螺栓在定位螺栓滑动导槽16内的位置，将下压板9紧固于压力试验机上。
[0034]再将被测试样置于上平台压条4与下平台压条8中间，然后将第一垂直夹持杆20和第二垂直夹持杆22分两侧靠近被测试样5，通过下压板9侧面的刻度24，查看第一垂直夹持杆20和第二垂直夹持杆22底部的位置，调整被测试样5的位置，使其位于下压板9正中。
[0035]压力试验机的球形压头I将压力传至上压板3，上压板3沿着加载导向杆2向下移动，上压板3上的上平台压条4接触到被测试样5，被测试样5在上平台压条4与下平台压条8的压力作用下产生变形。当被测试样5产生侧向变形时，第一垂直夹持杆20接触圆锥17会因侧向变形而失去接触，从而自由下滑；第一接触圆锥17重新与被测试样5接触，同理，第二垂直夹持杆22上的第二接触圆锥17'会因侧向变形而失去接触，从而自由下滑，第二接触圆锥17'重新与被测试样接触；保障了整个试验过程中第一垂直夹持杆20和第二垂直夹持杆22都能与被测试样5进行良好的接触，能保证测试结果的准确度。
[0036]被测试样产生侧向变形,并推动试样两侧的第一垂直夹持杆20和第二垂直夹持杆22做水平相对运动，第一垂直夹持杆20、第二垂直夹持杆22通过各元件的传递使水平位移计顶板12和水平导向杆13做相对运动，使水平位移计11测得被测试样5的水平变形量。
[0037]垂直位移和施压的压力由压力试验机自带的垂直位移计和压力传感器进行测量。
[0038]所述压力传感器、垂直、水平位移计11的信号线通过A/D转换器与计算机输入端连接，数据采集与分析系统能实时记录试验过程中的数据，并能对试验结果进行分析处理，给出相应的试验结果。
[0039]在进行低温条件下的试样抗拉强度测试时，需要将被测试样和该装置放入控温箱内，通过调节控温箱温度，进行不同温度下的材料抗拉强度测试。
【权利要求】
1.一种冻土抗拉强度测试装置，是由加载导向杆(2)，上压板(3)、上平台压条(4)、试样(5)、紧固件(6)、螺栓(7)、下平台压条(8)、下压板(9)、导向杆(10)、水平位移计(11)、水平位移计顶板(12)、水平导向杆(13)、横向支架I (14)、水平位移测量架底座(15)、定位螺栓滑动导槽(16)、第一接触圆锥(17)、水平向连接件(18)、水平导向杆(19)、第一垂直夹持杆(20)、滑轮(21)、第二垂直夹持杆(22)和横向支架II (23)组成，其特征在于: 所述的下压板(9)上设有加载导向杆(2)和底板定位螺栓滑动导槽(16);下平台压条(8)通过螺栓(7)固定于下压板(9);上压板(3)上设有定位孔；上平台压条(4)通过螺栓(7)固定于上压板(3);水平位移测量架底座(15)上设有导向杆(10);导向杆(10)上设有水平向连接件(18);水平向连接件(18)两端分别连接横向支架I (14)和横向支架II (23)；水平导向杆(19)置于横向支架I (14)之上；水平位移计(11)置于横向支架II (23)之上；水平导向杆(19)的一端设有水平位移计顶板(12)，另一端通过紧固件(6)连接第一垂直夹持杆(20);第二垂直夹持杆(22)通过水平导向杆(13)连接水平位移计(11);水平位移计(11)与水平位移计顶板(12 )接触。2.根据权利要求1所述的冻土抗拉强度测试装置，其特征是:所述的加载导向杆(2)穿过上压板(3)上的定位孔。3.根据权利要求1或2所述的冻土抗拉强度测试装置，其特征是:所述的上压板(3)沿着加载导向杆(2)上下移动。4.根据权利要求1所述的冻土抗拉强度测试装置，其特征是:所述的水平导向杆(19)与横向支架I(14)之间设有滑轮(21);水平位移计(11)与横向支架II (23)之间设有滑轮(21);第一垂直夹持杆(20)和第二垂直夹持杆(22)与下压板(9)之间设有滑轮(21)。5.根据权利要求1所述的冻土抗拉强度测试装置，其特征是:所述的下压板(9)的一侧设有刻度(24)。6.根据权利要求1所述的冻土抗拉强度测试装置，其特征是:所述的第一垂直夹持杆(20)穿过第一接触圆锥(17)，第一接触圆锥(17)沿着第一垂直夹持杆(20)滑动；第二垂直夹持杆(22)穿过第二接触圆锥(17')，第二接触圆锥(17')沿着第二垂直夹持杆(22)滑动。7.根据权利要求1所述的冻土抗拉强度测试装置，其特征是:所述的水平向连接件(18)通过两端的横向支架I (14)和横向支架II (23)将水平导向杆(13)、水平导向杆(19)控制在同一水平高度，可准确测量被测试样的水平位移。
【文档编号】G01N3-08GK204269475SQ201420725466
【发明者】明锋, 李东庆, 邓友生, 彭万巍 [申请人]中国科学院寒区旱区环境与工程研究所