一种用于测试土体强度特性试验装置

本发明涉及岩土力学强度测试，尤其涉及一种用于测试土体强度特性试验装置。

背景技术：

1、岩土工程中的边坡工程和道路工程，遇到滑坡和地基土失稳等问题，主要表现为剪切破坏。然而，没有考虑土体拉应力作用下发生张拉破坏。而边坡失稳在边坡后缘发生张拉破坏，抗拉强度是研究土体张拉破坏特性的基础，是描述土体力学性质的重要指标，而声波测试是用来测试土体强度，能准确测出土体的强度参数在边坡工程中具有重要意义。

2、对于岩土边坡工程当中，主要运用直剪试验和三轴剪切实验测试土体的强度。近年来，很多专家学者发现在边坡工程当中，不仅是剪切破坏，而且在边坡后缘会发生拉剪破坏。目前抗拉强度逐渐考虑到边坡工程实践中并且得到了广泛应用。边坡工程考虑的因素很多，例如：受土体的类型和结构、干密度及含水率的影响。在一定区域内土的质地和结构不会发生太大的变化，而在天然情况下，受降雨和蒸发等因素的影响较大，土体的含水率变化很大，土的强度也随之改变。湿度控制能够有效的解决土体含水率的问题，当然干湿度交替作用下对土体的开裂问题也可以得到控制，并能够分析其力学特性。室内试验是一种直观、可靠的测试方法，通过控制试验状态来获取不同条件下土体的强度和抗拉强度参数，从而分析土体在不同状态下的强度特性和稳定状态。在非饱和土中含水率影响着土的力学性质，当然对土的抗拉强度的影响更大，因此保证土样在试验过程中的含水率不变是十分重要的。在制样可以控制含水率，但实际工程当中受到的环境因素很多，也不能保证土体的含水率不变，因此在普通的抗拉仪器测试过程中会导致数据不精确、效果不理想。因此亟需一种可控制土体的含水率(湿度)，保证在抗拉试验和声波测试中含水率不变的实验装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于测试土体强度特性试验装置，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于测试土体强度特性试验装置，包括：

3、载物台；

4、设置于所述载物台上的密闭箱和拉伸动力系统；所述密闭箱内设置有拉伸模具，所述拉伸模具为分体式对称结构，所述拉伸模具通过螺栓连接成型，所述拉伸动力系统用于为所述拉伸模具提供拉伸动力；

5、干湿度控制器；所述干湿度控制器与所述密闭箱连通，所述干湿度控制器用于控制所述拉伸模具内土样的含水率；

6、数据采集系统；所述数据采集系统包括声波数据采集单元和抗拉数据采集单元，所述声波数据采集单元安装在所述拉伸模具上，所述声波数据采集单元用于对所述拉伸模具内的土样进行声波测试，所述抗拉数据采集单元设置于所述拉伸模具与所述拉伸动力系统之间，所述抗拉数据采集单元用于进行拉力数据采集。

7、优选的，所述拉伸模具与所述载物台之间设置有滑轮固定台，所述滑轮固定台的顶面为阶梯结构，所述滑轮固定台上设置有包裹式滑轮；所述拉伸模具远离所述拉伸动力系统的一端与所述滑轮固定台固定连接，所述拉伸模具的另一端通过所述包裹式滑轮与所述滑轮固定台滑动配合。

8、优选的，所述干湿度控制器上设置有干湿气调节阀、干湿气速率表和排风扇，所述干湿度控制器内部设置有制湿器，所述干湿度控制器与所述密闭箱之间设置有湿气进气管和干气进气管，所述湿气进气管一端与所述制湿器连通，所述湿气进气管另一端与所述密闭箱连通，所述湿气进气管上安装有湿气控制阀，所述干气进气管两端分别与所述干湿度控制器、所述密闭箱连通，所述干气进气管上安装有干气控制阀。

9、优选的，所述抗拉数据采集单元包括应力和位移测量传感器，所述应力和位移测量传感器的两端分别通过连接器与所述拉伸模具、所述拉伸动力系统固定连接；所述滑轮固定台上设置有支撑拉力传感器垫片，所述支撑拉力传感器垫片用于对所述应力和位移测量传感器进行支撑；

10、所述抗拉数据采集单元还包括抗拉数据采集器，所述抗拉数据采集器与所述应力和位移测量传感器电性连接，所述抗拉数据采集器上设置有拉力调零按钮。

11、优选的，所述声波数据采集单元包括声波数据采集器，所述拉伸模具两端的均固定连接有声波探头，两所述声波探头均与所述声波数据采集器电性连接。

12、优选的，所述拉伸动力系统包括电机动力单元，所述电机动力单元上安装有电机运行开关、停止指示灯及运行指示灯，所述电机运行开关用于控制所述电机动力单元的启闭。

13、优选的，所述载物台的底端固定连接有载物台支撑杆。

14、优选的，所述拉伸模具的中部及两端均为矩形结构，且所述拉伸模具两端的宽度大于所述拉伸模具中部的宽度；所述拉伸模具的中部与所述拉伸模具的端部之间设置有弧形过渡结构。

15、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

16、①本发明制样简便。拉伸模具内用弧形连接减少了抗拉过程中土体应力集中，且底部用包裹式滚轮衔接，减少了实验中摩擦作用，使数据更真实可靠。

17、②在拉伸模具的外部设置密闭箱，利用密闭箱和干湿度控制器可以对土体湿度(含水率)有着很好的控制。

18、③通过设置声波数据采集单元，利用声波数据采集单元根据土样在拉伸时波的变化，可以反映其强度的变化规律。

19、④装置构造简单，质量较轻且易拆卸，便于运输。

技术特征：

1.一种用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，所述拉伸模具与所述载物台(11)之间设置有滑轮固定台(10)，所述滑轮固定台(10)的顶面为阶梯结构，所述滑轮固定台(10)上设置有包裹式滑轮(13)；所述拉伸模具远离所述拉伸动力系统的一端与所述滑轮固定台(10)固定连接，所述拉伸模具的另一端通过所述包裹式滑轮(13)与所述滑轮固定台(10)滑动配合。

3.根据权利要求1所述的用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，所述干湿度控制器上设置有干湿气调节阀(1)、干湿气速率表(2)和排风扇(28)，所述干湿度控制器内部设置有制湿器(27)，所述干湿度控制器与所述密闭箱(7)之间设置有湿气进气管(3)和干气进气管(5)，所述湿气进气管(3)一端与所述制湿器(27)连通，所述湿气进气管(3)另一端与所述密闭箱(7)连通，所述湿气进气管(3)上安装有湿气控制阀(4)，所述干气进气管(5)两端分别与所述干湿度控制器、所述密闭箱(7)连通，所述干气进气管(5)上安装有干气控制阀(6)。

4.根据权利要求2所述的用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，所述抗拉数据采集单元包括应力和位移测量传感器(18)，所述应力和位移测量传感器(18)的两端分别通过连接器(16)与所述拉伸模具、所述拉伸动力系统固定连接；所述滑轮固定台(10)上设置有支撑拉力传感器垫片(17)，所述支撑拉力传感器垫片(17)用于对所述应力和位移测量传感器(18)进行支撑；

5.根据权利要求1所述的用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，所述声波数据采集单元包括声波数据采集器(15)，所述拉伸模具两端的均固定连接有声波探头(9)，两所述声波探头(9)均与所述声波数据采集器(15)电性连接。

6.根据权利要求1所述的用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，所述拉伸动力系统包括电机动力单元(24)，所述电机动力单元(24)上安装有电机运行开关(21)、停止指示灯(22)及运行指示灯(23)，所述电机运行开关(21)用于控制所述电机动力单元(24)的启闭。

7.根据权利要求1所述的用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，所述载物台(11)的底端固定连接有载物台支撑杆(26)。

8.根据权利要求1所述的用于测试土体强度特性试验装置，其特征在于，所述拉伸模具的中部及两端均为矩形结构，且所述拉伸模具两端的宽度大于所述拉伸模具中部的宽度；所述拉伸模具的中部与所述拉伸模具的端部之间设置有弧形过渡结构。

技术总结
本发明公开一种用于测试土体强度特性试验装置，包括载物台、密闭箱、拉伸动力系统、干湿度控制器和数据采集系统；密闭箱内设置有拉伸模具，拉伸模具为分体式对称结构，并通过螺栓连接成型，拉伸动力系统用于为拉伸模具提供拉伸动力；干湿度控制器与密闭箱连通，用于控制拉伸模具内土样的含水率；数据采集系统包括声波数据采集单元和抗拉数据采集单元，声波数据采集单元安装在拉伸模具上，声波数据采集单元用于对拉伸模具内的土样进行声波测试，抗拉数据采集单元设置于拉伸模具与拉伸动力系统之间，抗拉数据采集单元用于进行拉力数据采集。本发明解决了在抗拉试验和声波测试过程中，土样含水率不可控制的问题，数据更真实可靠。

技术研发人员：吴远成,颜荣涛,陈芸,于海浩,唐昊,张芹
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15