[发明专利]松散土体断裂韧度测试方法及系统

权利要求书

1.一种松散土体断裂韧度测试方法，其特征在于：将不同含水量、不同密实度的松散土体做成矩形试件；将矩形试件进行三点弯曲载荷连续加载；当矩形试件开始断裂时，按下式计算被测试矩形试件的松散土体断裂韧度：

式中： K_Ⅰ为松散土体断裂韧度，单位为；P为测量到的施加在试样裂纹开口处的集中荷载，单位kN；S为两个支点之间的间距，单位m；W为矩形试件的宽度，单位为mm；B为矩形试件的高度，单位为mm；a为均试件中预制裂缝切口的深度，单位为mm；

其中，矩形试件宽度W取400mm，高度B取200mm，长度L取1000mm，试件的中部设置有预制裂缝切口，且a＜W并要求a/W=0.45～0.55。

2.根据权利要求1所述松散土体断裂韧度测试方法，其特征在于：三点弯曲载荷连续加载包括：将矩形试件有预制裂缝切口的一面对称放置在两个支点间，且将预制裂缝切口面向支点，在矩形试件预制裂缝切口处连续施加载荷，且载荷方向正对支点。

3.根据权利要求1所述松散土体断裂韧度测试方法，其特征在于：该测试方法包括以下步骤：

⑴ 按测试需要制作松散土体断裂韧度测试所需的矩形试件；矩形试件的长度L、宽度W和高度B分别为1000mm、400mm和200mm；

⑵ 按照实验要求将矩形试件安置在矩形试件承放板上，要求将矩形试件有预制裂缝切口的一面对称放置在两个支点间，且将预制裂缝切口面向支点；其中，矩形试件中预制裂缝切口的深度a小于宽度W，且要求a/W=0.45～0.55；

⑶ 将加荷器放置在矩形试件预制裂缝切口处的背面连续施加载荷，且载荷方向正对支点；

⑷ 通过测试装置交互式键盘输入矩形试件参数，即矩形试件宽度W、高度B和开切裂缝深度a；

⑸ 开启加力器，对矩形试件施加连续载荷，直至矩形试件开始断裂；

⑹ 从测试装置LED显示屏读取松散土体断裂韧度K_Ⅰ，完成松散土体断裂韧度的测试。

4.一种松散土体断裂韧度测试系统，其特征在于：该系统包括试件安放装置、荷载控制装置和测量装置，其中，

试件安放装置包括二个荷载承受支座和一个矩形试件承放板；荷载承受支座的横截面为等边三角形，其边长为30mm、高度为250mm；二个荷载承受支座成一直线固定在试验台面上，其中一个角作为支点直接承受矩形试件，二个支点之间的水平距离为800mm；矩形试件承放板与实验台面为滚动摩擦，放置在二个支点的一侧；

荷载控制装置包括：加荷器、定滑轮、加载线和加力器，其中，加荷器为边长30mm、高度26mm的刚性等边三角形，其中一角作为加载点置于矩形试件预制裂缝切口正对面；定滑轮设置在试验台面的边角，其位置处于二个支点的中心；加载线通过定滑轮连接加荷器和加力器；其中，加力器为数控微型拉力计，最大张拉荷载为800N；

测量装置包括交互式键盘、LED显示屏和微处理器，通过信号传输线与荷载控制装置的拉力器相连接；交互式键盘用于输入矩形试件参数，LED显示屏用于显示输入和测试参数；微处理器按照下式计算松散土体断裂韧度K_Ⅰ的值并在LED显示屏上显示该值；

式中：P为测量到的施加在试样裂纹开口处的集中荷载，单位kN；S为两个支点之间的间距，单位m； K_Ⅰ为松散土体断裂韧度，单位为；W为矩形试件的宽度，单位为mm；B为矩形试件的高度，单位为mm；a为均试件中预制裂缝切口的深度，单位为mm；

其中，矩形试件宽度W取400mm，高度B取200mm，长度L取1000mm，试件中部的开切裂缝深度a＜W并要求a/W=0.45～0.55。

5.根据权利要求4所述松散土体断裂韧度测试系统，其特征在于：矩形试件承放板包括二块长度为500mm、宽度为450mm、厚度为10mm的薄板，平行摆放于支座与加荷器之间，并且，在加荷器对应位置留有一宽度与矩形试件预制裂缝切口宽度相同的缝隙。

6.根据权利要求4所述松散土体断裂韧度测试系统，其特征在于：加荷器的上、下端面连接有二根平行的拉绳，拉绳的另一端连接有拉杆，拉杆的中部连接加载线，其中，二根拉绳的间距与矩形试件的高度B相同，二根拉绳的长度与矩形试件的宽度W相同。