一种土工合成材料各向异性直剪试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土工合成材料力学性能试验测试领域，涉及一种土工合成材料各向异性直剪试验系统，尤其涉及一种黄土沟壑区加筋土技术的土工合成材料各向异性直剪试验系统。
【背景技术】
[0002]土工合成材料是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。主要包括土工织物、土工格栅，土工膜、土工特种材料和土工复合材料，玻纤网，土工垫等类型。
[0003]目前，《土工合成材料测试规程》(SL 235-2012)和《公路工程土工合成材料试验规程》(JTG E50-2006)均提到了土工合成材料直剪试验。但是，目前土工合成材料直剪试验过程中仍存在诸多问题:(I) 土工合成材料取样时，样品直剪试验方向随意性大，试验得到的力学性能不一定具有代表性；(2) 土工合成材料取样时，目前仅规定了土工合成材料取样范围和取样尺寸，而所取各样品间可能存在不一致性；(3) 土工合成材料直剪试验时，一般仅做一个方向的“筋-土”直剪试验，无法考虑土工合成材料的各向异性；(4) 土工合成材料直剪试验时，一般采用硬质基底，直剪试验过程中其受力机理为“填土 - 土工合成材料-硬质基底”之间相互作用，而工程实际中应为“填土 - 土工合成材料-填土”相互作用，两者存在较大差别，直剪试验所得出的土工合成材料与填土的界面力学性能一不定能真实的反映出工程实际中土工合成材料与填土的实际界面力学性能。
[0004]综上所述，由于现行土工合成材料直剪试验过程中存在诸如取样、试验方法等问题，其试验得到的土工合成材料与填土的界面力学性能无法真实反映工程实际。事实上，试验得到的土工合成材料与填土之间的界面力学性能往往要优于工程实际中土工合成材料与填土的界面力学性能，采用现行土工合成材料直剪试验得到的土工合成材料与填土界面力学性能进行工程设计时，其安全性能存在较大隐患，严重威胁着工程质量和人民生命财产安全。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于解决现有技术中试验得到的土工合成材料与填土的界面力学性能无法真实反映工程实际的技术问题，进而提供了一种充分考虑了土工合成材料力学性能的各向异性、有效避免了现行规范中试验测试值与土工合成材料实际受力特性严重不符以及测试过程精确可控的土工合成材料各向异性直剪试验系统。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种土工合成材料各向异性直剪试验系统，其特征在于:所述土工合成材料各向异性直剪试验系统包括试验台架、回转支承、刻度盘、下剪切盒、夹具、上剪切盒、竖向加载装置、水平加载装置、导轨、位移传感器、固定支座、回转支承控制装置、承载板以及控制机柜；所述固定支座以及控制机柜分别设置在试验台架上；所述试验台架上设置有导轨以及位移传感器；所述回转支承上分别设置有刻度盘以及回转支承控制装置；所述竖向加载装置依次通过承载板、上剪切盒以及下剪切盒自上而下设置在回转支承的上表面；所述竖向加载装置通过承载板向上剪切盒、待进行剪切试验的土工合成材料以及下剪切盒施加竖向压力；所述回转支承带动下剪切盒绕回转支承的轴向旋转；待进行剪切试验的土工合成材料置于上剪切盒与下剪切盒之间并通过夹具固定在下剪切盒的上表面；待进行剪切试验的土工合成材料的横截面呈圆形，所述待进行剪切试验的土工合成材料的直径与下剪切盒的外径相同；所述上剪切盒通过固定支座固定在试验台架上；所述水平加载装置与回转支承相连并带动回转支承在导轨上进行滑动；所述控制机柜分别与水平加载装置以及竖向加载装置相连。
[0008]进一步的，本实用新型所采用的下剪切盒为半封闭空心圆柱体；所述下剪切盒的内径不小于300mm，所述下剪切盒的厚度不小于5mm，高度不小50mm ;所述上剪切盒为含有内切圆的正多边形柱体；所述上剪切盒的内径不小于200mm，所述上剪切盒的壁厚最薄弱处厚度不小于3mm，所述上剪切盒的高度不小于100mm，所述上剪切盒的正多边形外径与下剪切盒内径之差不应小于80mm。
[0009]进一步的，本实用新型所采用的正多边形柱体是正五边形柱体、正六边形柱体、正七边形柱体、正八边形柱体。
[0010]进一步的，本实用新型所采用的回转支承与下剪切盒通过卡槽固定连接，所述回转支承的旋转精度为0.5°，所述回转支承的旋转范围为O?180°。
[0011]进一步的，本实用新型所采用的承载板的直径不小于190_，所述承载板的直径与上剪切盒内径之差应在5?1mm范围内。
[0012]进一步的，本实用新型所采用的控制机柜包括竖向加载控制装置、水平加载控制装置、运行指示灯以及智能显示控制采集装置；所述竖向加载控制装置与竖向加载装置相连；所述水平加载控制装置与水平加载装置相连。
[0013]本实用新型的优点是:
[0014]本实用新型提供了一种土工合成材料各向异性直剪试验系统，该土工合成材料各向异性直剪试验系统包括回转支承、刻度盘、下剪切盒、夹具、上剪切盒、竖向加载装置、水平加载装置、导轨、位移传感器、固定支座、机柜、试验台架、回转支承控制装置、竖向加载控制装置、水平加载控制装置、运行指示灯、智能显示控制采集装置、土工合成材料试样、承载板。本实用新型所创新的采用了圆形的土工合成材料试样，使各土工合成材料试样直剪试验时保持材料的一致性，有效解决了土工合成材料取样的随意性。同时，通过回转支承带动下剪切盒旋转，实现了土工合成材料试验与试验土样的任意角度直剪试验，革命性的创造了土工合成材料各向异性直剪试验系统，实现了土工合成材料直剪试验力学性能的各向异性测试；上、下剪切盒均采用工程实际中填土，真实反映了工程实际中“填土-土工合成材料-填土”的真实受力情况；该试验系统充分考虑了土工合成材料力学性能的各向异性，有效避免了现行规范中试验测试值与土工合成材料实际受力特性严重不符的问题，解决了土工合成材料工程应用中存在的安全隐患。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的土工合成材料各向异性直剪试验系统的立面结构示意图；
[0016]图2是图1的俯视图；
[0017]图3是考虑和未考虑土工合成材料各向异性直剪试验得到的土工合成材料试样与试验土样之间摩擦角的包络图；
[0018]图4是考虑和未考虑土工合成材料各向异性直剪试验得到的土工合成材料试样与试验土样之间表观粘聚力的包络图。
[0019]附图标记说明如下:
[0020]1-回转支承；2_刻度盘；3_下剪切盒；4_夹具；5_上剪切盒；6_竖向加载装置；7-水平加载装置；8-导轨；9_位移传感器；10_固定支座；11_机柜；12-试验台架；13_回转支承控制装置；14_竖向加载控制装置；15_水平加载控制装置；16_运行指示灯；17_智能显示控制采集装置；18_ 土工合成材料试样；19_承载板。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的土工合成材料各向异性直剪试验系统做进一步的详细说明:
[0022]实施例:
[0023]参见图1以及图2，一种土工合成材料各向异性直剪试验系统，包括回转支承1、刻度盘2、下剪切盒3、夹具4、上剪切盒5、竖向加载装置6、水平加载装置7、导轨8、位移传感器9、固定支座10、机柜11、试验台架12、回转支承控制装置13、竖向加载控制装置14、水平加载控制装置15、运行指示灯16、智能显示控制采集装置17、土工合成材料试样18、承载板19。
[0024]下剪切盒3为半封闭空心圆柱体，内径为300mm，厚度为5mm，高度为150mm。
[0025]上剪切盒5为正八边形内切圆柱体，内径为200mm，最薄弱处厚度为3mm，高度为100mm，且上剪切盒5八边形外径与下剪切盒3内径之差大于80mm。
[0026]土工合成材料试样18为圆形，其直径与下剪切盒3外径相同，为305mm。
[0027]回转支承I上装有刻度盘2，回转支承I与下剪切盒3通过卡槽固定连接，回转支承I带动下剪切盒3旋转，回转支承I旋转精度为0.5°，旋转范围为O?180°。
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