[发明专利]一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪及其实施方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体来说，涉及到一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪及其实施方法。

背景技术

土工合成材料已经广泛地应用于各类加筋土工程中，如挡土墙、陡坡、软基上路堤等。目前土工合成材料的加筋机理不是十分清楚，计算方法不成熟，理论研究明显落后与工程实践，需要进行深入的理论研究。土工合成材料在筋土工程中，土工合成材料与填土的界面作用特性是最关键的技术指标。筋-土界面上的摩擦阻力系数和抗拉拔力是加筋土结构设计和分析的重要参数。目前，国内外对于加筋土的界面特性试验主要是以直剪试验和拉拔试验为主。

目前的土工合成材料直剪仪和拉拔仪主要存在以下问题：试验设备尺寸较小，不能适应粗粒土试样直剪和拉拔试验；功能单一，不能同时实现直剪试验和拉拔试验；试验设备种类繁多，不能实现同等试验条件的直剪和拉拔试验；试验角度单一，不能测试土工合成材料的各向异性；上试样盒与下试样盒间距不可调节，不能有效降低边界效应。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能的土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪及其实施方法。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述试验仪包括试验台架1、水平加载系统、回转驱动系统、试验盒、竖直加载系统、量测系统、夹具和升降系统2；所述试验台架1的底部设有脚轮21，顶部设有气缸支撑板11，内部设有机架主体16；所述机架主体16的下方设有底板20，上方设有上试验盒固定板7；所述水平加载系统包括直线导轨副Ⅰ19、刚性滑板18和伺服电动缸3；所述直线导轨副Ⅰ19固定在底板20上；所述刚性滑板18固定在直线导轨副Ⅰ19的滑块上；所述伺服电动缸3固定在升降系统2上；所述回转驱动系统含有固定于刚性滑板18上的回转支撑17；所述回转支撑17上固定有刻度条15和提供回转驱动力的步进电机Ⅰ22；所述试验盒含有固定于上试验盒固定板7上的上试样盒9和固定于回转支撑17上的下试样盒14；所述上试样盒9和下试样盒14内安装试样，两者之间铺设土工合成材料；所述竖直加载系统含有固定在气缸支撑板11上竖直放置的气缸10，该气缸的活塞杆下方依次连接气缸压板12、承压板13、上试样盒9和下试样盒14；所述量测系统含有固定在升降系统2上的位移传感器4和固定在伺服电动缸3与拉拔夹具8之间的拉压力传感器5；所述夹具包括拉拔夹具8和直剪夹具24；所述拉拔夹具8固定在上试样盒固定板7上的直线导轨副Ⅱ23的滑块上，通过铰链座6能与伺服电动缸3连接；所述直剪夹具24将土工合成材料固定在下试样盒14上表面；所述升降系统2含有固定在机架主体16内的上底座201和下底座202，还包括所述光杆Ⅰ203、光杆Ⅱ207、升降上平台205、升降下平台206、丝杠211和步进电机Ⅱ214；所述光杆Ⅰ203通过光杆支撑座Ⅰ204固定于上底座201与下底座202之间；所述光杆Ⅱ207通过光杆支撑座Ⅱ208固定于升降上平台205与升降下平台206之间；所述升降上平台205和升降下平台206通过直线轴承Ⅰ209在光杆Ⅰ203上实现上下滑动；所述上底座201与光杆Ⅱ207之间通过直线轴承Ⅱ210连接；所述丝杠211通过丝杠支撑座212固定于上底座201与下底座202之间，通过丝杠螺母213与升降下平台206连接；所述步进电机Ⅱ214固定于下底座202下方，与丝杠211通过联轴器连接。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述下试样盒14为底部封闭式圆形法兰。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述下试样盒14用于直剪试验时，内径为200mm，壁厚为10mm，高度为110mm。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述下试样盒14用于拉拔试验时，内径为300mm，壁厚为10mm，高度为110mm。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述上试样盒9为中空式圆形法兰，内径为200mm，壁厚为10mm，高度为110mm。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述下试样盒14与上试样盒9的间距为5mm。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述回转驱动系统具有自锁功能。

本发明所述的一种土工合成材料各向异性直剪拉拔试验仪，所述气缸10为双作用单杆缸，内径为200mm，气缸活塞杆行程应≧200mm。