[发明专利]一种测量微小直径材料加筋土体粘结强度的拉拔试验装置及测量标定方法

说明书

技术领域

本发明属于地面土体形变监测技术领域，特别是涉及一种测量微小直径材料加筋土体粘结强度的拉拔试验装置及测量标定方法。

背景技术

随着我国经济的发展与基础设施建设步伐的加快，土体的加固与地质灾害的监测得到越来越多的重视。

纤维加筋技术作为一种新型的加筋土技术逐渐广泛应用于土木工程建设中。不同于传统的土工合成材料加筋土，纤维加筋土是按照一定比例将很细的纤维丝或纤维网与土料充分拌和形成的一种土工复合材料，由于纤维具有分散性好、易于拌和等优点，因此纤维加筋土吸引了国内外许多学者的兴趣，研究认为纤维对于土体的加固一部分来自于纤维与土体间的咬合力与摩擦力，那么纤维与土体间的粘结强度对纤维加筋土的效果有着直接的影响。

目前现有的地面变形监测技术，根据监测范围可划分为大范围监测技术和小范围监测技术两大类。分布式光纤技术集性能可靠、自动化程度高、观测精度高、数据量充足、监测效率高、施工简便和成本可控等优点于一体，十分适用于地面变形的监测。光纤与土体的粘结强度直接影响到光纤对于地面变形监测的精确程度。

纤维与光纤皆为小口径材料，传统拉拔试验领域中，国内外学者开发了许多拉拔试验方法和装置，提升了传统加筋土的理论研究水平，促进了传统加筋材料在岩土工程中的推广应用。但对于纤维加筋材料和光纤等小口径材料而言，目前国内外未见有相应的拉拔试验仪能够直接用于测量小口径材料和土体间的粘结强度。主要是因为存在以下技术难点：一是所述细小端口材料的直径非常小，一般小于0.1mm，传统拉拔试验仪器难以加持；二是细小端口材料与土体的界面作用力也非常小，传统的拉力传感器精度无法满足要求。

中国专利申请201510019602.6提出“测量混凝土与围岩粘接强度的拉拔实验装置及其计算方法”，该发明通过在混凝土中钻孔，插入市场上常见的螺旋杆并将之固定进行拉拔试验，操作简单便捷；锚杆拉拔仪与螺杆相连，锚杆拉拔仪上显示的最大数值即为喷射混凝土断裂时的拉力值，从而推测混凝土与围岩的粘结值。但该存在一下不足：该装置主要适用于口径较粗的混凝土材料与围岩之间的拉拔试验，无法满足小口径材料与土体粘结强度之间的测试。

中国专利申请201210301411.5提出“单根纤维加筋土拉拔试验仪”，该发明采用无级变速电机实现应变控制式加载，可获得完整的单根纤维拉拔曲线，且采用电子天平能感应微小拉力变化，能极大提高试验精度，满足单根纤维加筋土拉拔试验要求。但还存在以下明显不足：一是该装置单根纤维加筋土试件体积较小，光纤与土体的界面作用面也非常小，不能真实反映工程应用中纤维与土体间的作用力；没有详细公开纤维与施力装置之间的连接方式，难以加持纤维等小口径材料。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种测量微小直径材料加筋土体粘结强度的拉拔试验装置及测量标定方法，本发明能够定量测量微小直径材料加筋土体粘结强度，具有操作简便、性能稳定、测量快速、结果可靠、适应范围广泛等优点。

根据本发明提出的一种测量微小直径材料加筋土体粘结强度的拉拔试验装置，其特征在于，包括容土单元、夹持单元和拉力控制单元，所述容土单元与拉力控制单元呈水平向固定在同一试验台上，所述夹持单元通过固定细小端口的拉绳来连接容土单元和拉力控制单元；其中，所述容土单元包括钢板和方形容箱；所述方形容箱由五面钢板构成，所述方形容箱内设有可改变填土的范围、固定钢板间距的凹槽，所述方形容箱右侧面中部设有可供测试材料从土中穿出的小孔。所述夹持单元由两片轻质硬塑料片及两个螺丝组成；所述硬塑料片分为上夹片和下夹片，所述轻质硬塑料片上贴合有摩擦阻力较大的橡胶片；所述硬塑料片上设有可被螺丝拧紧的两个螺丝口。所述拉力控制单元包括电子拉力机和智能控制器；所述电子拉力机通过拉绳对夹持单元形成拉力；所述智能控制器包括带有测距数据卡的数据采集处理系统、工业计算机和操作按钮。