一种土工合成材料接触面摩擦强度测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种土工测试方法，属于土木工程或地质工程领域中涉及土工合成材料 与地质体间摩擦强度测试领域。
【背景技术】
[0002] 土工合成材料广泛用于土木工程或地质工程领域中，可以为岩土体提供均衡应 力，并形成一种复合结构体系。随着我国岩土工程建设的广泛深入，加筋土技术、垃圾填埋 场衬垫防污染技术等得到较快的推广，技术应用远远超过理论研究。如何测定土工合成材 料在岩土体边坡中的摩擦强度，至今还没有合适的实验设备进行测量，目前较多的是采用 土工合成材料水平抗剪强度等指标进行设计与施工，显然不能满足土工合成材料或土工织 物等铺设于斜坡之上的应力环境要求。该发明就是一种可以在斜坡上铺设土工合成材料， 并测试其与地质体之间的摩擦强度的一种试验方法，可适用于各种土工合成材料包括土工 织物、土工格栅、土工布、土工膜、土工垫、土工复合材料等的摩擦强度特性测试。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种土工合成材料接触面摩擦强度测试方法，用于解决土工合 成材料或土工织物与地质体间接触面的摩擦强度测试，为工程实践提供技术参数。
[0004] 本发明的技术解决方案，其特征是采用一种试验装置，进行土工合成材料接触面 摩擦强度参数获取，该试验装置包括反力架1，加载框架2,第一伺服电机3,第二伺服电机 4,载样台5,上剪切盒6,下剪切盒7,轨道车8,垂直位移计9,第一垂直滑轨10,上盒试样 11，滚珠轴排12,下盒扩展板13,下盒试样14,第一千斤顶15,第一支撑底座16,水平滑轨 17,第二支撑底座18,第二千斤顶19,传力杆20,连接端头21，水平加载轴22,水平位移计 23,第一侧限柱24,垂直加载轴25,加压板26,第二侧限柱27,伸缩臂28,第三侧限柱29,第 二垂直滑轨30。第一伺服电机3连接垂直加载轴25,垂直加载轴25提供垂直压力，位于加 压板26上面，加压板26连接垂直位移计9,加压板26位于上盒试样11的顶面，上剪切盒6 由第一侧限柱24和第二侧限柱27固定，第一侧限柱24连接第一垂直滑轨10,第二侧限柱 27通过伸缩臂28与第三侧限柱29相连，第三侧限柱29连接第二垂直滑轨30,上剪切盒6 通过滚珠轴排12对准下剪切盒7,上剪切盒6内安装上盒试样11，下剪切盒7内安装下盒 试样14,下剪切盒7连接下盒扩展板13,下剪切盒7连接轨道车8,轨道车8可沿水平滑轨 17移动到载样台5之上，水平滑轨17与加载框架2连接，第一千斤顶15连接第一支撑底 座16,第二千斤顶19连接第二支撑底座18,下剪切盒7连接传力杆20和水平位移计23， 连接端头21与水平加载轴22对准，水平加载轴22连接第二伺服电机4。上剪切盒6尺寸 为长500mm宽500臟，连接第一侧限柱24 -侧的上剪切盒6的盒壁高为445臟，连接第二侧 限柱27 -侧的上剪切盒6的盒壁高为155mm，下剪切盒7尺寸为长500mm宽500mm，连接下 盒扩展板13 -侧的下剪切盒7的盒壁高为155mm，连接传力杆20 -侧的下剪切盒7的盒 壁高为445mm，滚珠轴排12倾角为30°，上剪切盒6和下剪切盒7均采用质量轻强度高的 合金材料，且进行阳极电镀防腐处理，上剪切盒6和下剪切盒7的内壁四个角为圆形设计， 圆角半径为30mm~60mm，上剪切盒6可以沿下盒扩展板13滑动，第一侧限柱24可以沿第 一垂直滑轨10垂直滑动，第三侧限柱29可以沿第二垂直滑轨30垂直滑动，第一伺服电机 3和第二伺服电机4通过反力架1施加力，反力架1和加载框架2以及加压板26均采用高 强度不锈钢材料，加压板26与上剪切盒6间的缝隙间隔为2_~4_，滚珠轴排12、下盒扩 展板13和水平滑轨17均为高强度不锈钢材料，且表面均涂有特富龙材料。第一伺服电机 3和第二伺服电机4均可以进行快进快退操作，也可以进行匀速应变加载和应力加载，应变 剪切速率为〇? 02~5. 00mm/min，最大出力可达1000kN，出力测量精度可达0? 5%FS，应力 剪切速率为100~600kN/min。垂直位移计9的最大量程为150mm，测量精度可达1mm，水平 位移计23的最大量程为170mm，测量精度可达1mm。
[0005] 采用该试验装置进行土工合成材料接触面摩擦强度测试的方法如下：
[0006] (1)按照一定含水量、含石量与密度要求，称取相应质量的土体、碎石和水，将土 体、碎石、水三者混合均匀，成为混合料，分成均匀的三份备用；
[0007] (2)将轨道车8移至载样台5上，将上剪切盒6经由滚珠轴排12对齐下剪切盒7， 将第一份混合料装入下剪切盒7中，将加压板26置于混合料上，将轨道车8移至垂直加载 轴25正下方，启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18 分别与加载框架2接触，使轨道车8悬空，开动第一伺服电机3,使垂直加载轴25接触加压 板26顶帽，按要求施加垂直压力F，待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值， 停止加载；
[0008] (3)开动第一伺服电机3,卸载使垂直加载轴25离开加压板26顶帽，启动第一千 斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2脱离， 使轨道车8与水平滑轨17接触，将轨道车8移至载样台5上，取出加压板26,将混合料拉 毛，装入第二份混合料，将加压板26置于混合料上，将轨道车8移至垂直加载轴25正下方， 启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框 架2接触，使轨道车8悬空，开动第一伺服电机3,使垂直加载轴25接触加压板26顶帽，按 要求施加垂直压力F，待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值，停止加载；
[0009] (4)开动第一伺服电机3,卸载使垂直加载轴25离开加压板26顶帽，启动第一千 斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框架2脱离， 使轨道车8与水平滑轨17接触，将轨道车8移至载样台5上，取出加压板26,将混合料拉 毛，装入第三份混合料，将加压板26置于混合料上，将轨道车8移至垂直加载轴25正下方， 启动第一千斤顶15和第二千斤顶19,将第一支撑底座16和第二支撑底座18分别与加载框 架2接触，使轨道车8悬空，开动第一伺服电机3,使垂直加载轴25接触加压板26顶帽，按 要求施加垂直压力F，待垂直位移计9显示达到要求的密度时对应的位移值，保持垂直压力 F不变；
[0010] (5)将第一侧限柱24和第二侧限柱27分别与上剪切盒6连接，将第二侧限柱27 通过伸缩臂28与第三侧限柱29连接，使上剪切盒6固定，启动第二伺服电机4,使水平加载 轴22与连接端头21相连，按要求的等应变速率通过传力杆20施加拉力，使下剪切盒7向 第二伺服电机4方向移动，保持上剪切盒6水平方向固定，上剪切盒6通过第一垂直滑轨10 和第二垂直滑轨30向下滑动，使垂直加载轴25输出压力按照F' =F-Ttg30°变化，滚珠 轴排12沿下盒扩展板13滑动，以避免上剪切盒6内部的上盒试样11漏出；
[0011] (6)待水平位移增大到75mm时停止试验，通过垂直加载轴25使第一伺