一种测定加筋土抗拉强度的试验装置和方法与流程

技术特征：

1.一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：包括用于制作环形土试样(100)的制备模具、用于放置环形土试样(100)的支架(2)、设于环形土试样内的三腔式旁压器(3)、用于向三腔式旁压器内加压的压力加载系统(4)、用于测量三腔式旁压器内压力的压力传感器(5)和数据采集系统(8)，压力加载系统(4)通过三腔式旁压器(3)对环形土试样(100)的内壁加压，所述数据采集系统采集压力传感器(5)检测的压力信息。

2.根据权利要求1所述的一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述制备模具主要由环形底座(10)、外环体(11)和内环体(12)组成。

3.根据权利要求2所述的一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述外环体(11)由第一半圆形外环钢片(11-1)、第二半圆形外环钢片(11-2)和可将第一半圆形外环钢片(11-1)、第二半圆形外环钢片(11-2)紧固于一体的紧固装置组成，所述第一半圆形外环钢片(11-1)和第二半圆形外环钢片(11-2)组合于一起可拼接成一整圆，所述外环体(11)包围环形底座(10)且其内径与环形底座(10)的外径相一致。

4.根据权利要求2或3所述的一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述内环体(12)由第一内环钢片(12-1)、第二内环钢片(12-2)和第三内环钢片(12-3)，所述第三内环钢片(12-3)弧长最短，所述第三内环钢片(12-3)高于第一内环钢片(12-1)和第二内环钢片(12-2)，所述第一内环钢片(12-1)、第二内环钢片(12-2)和第三内环钢片(12-3)组合于一起可拼接成一整圆，所述内环体(12)可插入环形底座(10)中心的圆孔中且其外径与环形底座(10)中心的圆孔的直径相一致。

5.根据权利要求1所述的一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述支架(2)主要由用于放置环形土试样(100)的托盘(20)、上顶板(21)和连接件(22)组成，所述上顶板(21)通过连接件(22)与托盘(20)相连接并位于环形土试样(100)的上方不与环形土试样(100)相接触，所述三腔式旁压器(3)固定安装于上顶板(21)上。

6.根据权利要求1所述的一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述三腔式旁压器(3)主要由壳体(30)、上隔膜(32)和下隔膜(33)组成，所述上隔膜(32)和下隔膜(33)将壳体(30)的腔体分隔为由上至下的上护腔(3-1)、测量腔(3-2)和下护腔(3-3)，所述壳体(30)、上隔膜(32)和下隔膜(33)均采用弹性材料制成，所述测量腔(3-2)的外壁面与环形土试样(100)的内壁面相契合。

7.根据权利要求1所述的一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：还包括三通接头(6)，其第一端与三腔式旁压器(3)的测量腔(3-2)相连通，第二端与压力加载系统(4)相连接，第三端与压力传感器(5)相连接。

8.根据权利要求1所述的一种测定加筋土抗拉强度的试验装置，其特征在于：还包括用于检测环形土试样(100)径向膨胀量的位移传感器(7)，其检测端设于环形土试样(100)的外壁面上，所述数据采集系统采集位移传感器(7)检测的位移信息。

9.一种测定加筋土抗拉强度的方法，其特征在于，按如下步骤进行：

a)组装制备模具并加固，在外环体(11)与环形底座(10)相接触的面上涂抹凡士林，将第一半圆形外环钢片(11-1)和第二半圆形外环钢片(11-2)对接形成外环体(11)并包围环形底座(10)，在外环体(11)的外部采用紧固装置使第一半圆形外环钢片(11-1)和第二半圆形外环钢片(11-2)固定于一起，在内环体(12)与环形底座(10)相接触的面上涂抹凡士林，将第一内环钢片(12-1)、第二内环钢片(12-2)和第三内环钢片(12-3)插入环形底座(10)中心的圆孔中并组成内环体(12)，在内环体中插入刚性圆柱体；

b)制备环形土试样(100)，将适量土样倒入制备模具内作第一层土，第一层采用手动击实仪击实，边锤击，边移动导筒，导筒垂直于底座，第一层土击实完后，将第一层上表面拉毛，将适量土样倒入制备模具内作第二层土并击实，以此类推直至最后一层，最后一层应使土样略高于模具的顶面，将高出的土用刀齐口修平；

c)拆除制备模具，拆除外环体(11)时，先拆除紧固装置，然后将第一半圆形外环钢片(11-1)和第二半圆形外环钢片(11-2)分开移去；拆除内环体(12)时，先拔除作为内支撑的刚性圆柱体，然后先拔除第三内环钢片(12-3)，最后拆除第一内环钢片(12-1)和第二内环钢片(12-2)；

d)固定环形土试样(100)，将环形底座(10)连同制备好的环形土试样(100)放置于托盘(20)上，环形底座(10)和环形土试样(100)一同套于三腔式旁压器(3)上使三腔式旁压器(3)的测量腔(3-2)外壁与环形土试样(100)内壁契合，将上顶板(21)通过连接件(22)与托盘(20)相连接并位于环形土试样(100)的上方，其下表面不与环形土试样(100)接触，将三腔式旁压器(3)固定安装于上顶板(21)上；

e)将三通接头(6)第一端与三腔式旁压器(3)的测量腔(3-2)相连通，第二端与压力加载系统(4)相连接，第三端与压力传感器(5)相连接，检查各接头保证无漏水或油，并且水或油里不含气泡；

f)打开水管各处阀门，调节压力传感器和位移传感器，开启数据采集系统，启动压力加载系统，保持压力缓慢增加；

g)仔细观察压力传感器(5)的仪表盘和环形土试样(100)状态，当压力突然下降时，说明环形土试样(100)破坏，关闭水管各处阀门，停止数据采集，解析并保存数据；

h)根据采集到的数据和公式(3)计算环形土试样的抗拉强度；

公式(3)：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}\max }=\frac{\frac{b_2}{a^2}+1}{\frac{b^2}{a^2}-1}{q}_{\max }---\left(3\right)$

σ_θ为环向正应力，总为拉应力；为试样的拉伸破坏强度；q_max为环形土试样出现裂纹时的最大内压力；a为环形土试样的内径；b为环形土试样的外径；r为环形土试样上任意一点到圆心的距离且a≤r≤b。

10.根据权利要求9所述的一种测定加筋土抗拉强度的方法，其特征在于：在步骤e)中还具有步骤e1)将位移传感器(7)的检测端设于环形土试样(100)的外壁面上检测环形土试样(100)径向膨胀量。