[发明专利]一种加筋土开放式冻融循环-拉拔综合试验仪

说明书

本发明涉及一种加筋土开放式冻融循环‑拉拔综合试验仪，由冻融部分和拉拔部分组成。可直接用于完成开放式多次冻融后加筋土体的融沉位移和剪应力的观测以及表示筋材‑土体间力学性能的有关参数的测定。本发明仪器操作简单，条件易控，结果直观、准确。

技术领域

本发明涉及一种试验仪器，特别是一种加筋土开放式冻融循环-拉拔综合试验仪，适用于观测多次冻融后加筋土体的融沉位移和剪应力以及测定表示筋材-土体间力学性能的有关参数。

背景技术

我国季节性冻土约为5.14×10⁶km²，约占国土总面积的53.5％，季冻区渠道衬砌因渠基土体冻融变形产生严重冻害。陈轮(1996，《冰川冻土》)、汪恩良(2010，《岩土工程学报》) 研究表明，土体加筋能有效约束其冻胀，减小水平冻胀力60％以上。加筋还可削弱土体融沉破坏，柴艳飞(2012，《低温建筑技术》)研究表明，融沉期铺设土工格栅过渡段路堤边坡安全系数提高11.9％。赵荣飞(2014，《冰川冻土》)研究表明，粘土路堤加入格栅可使其冻融后的竖向位移和最大剪应力减小7％和1.8％。

季冻土发生融沉破坏的主要原因是冻融后抗剪强度的改变，抗剪强度指标主要有粘聚力c和内摩擦角可通过冻融前后土体三轴试验获得。研究表明，土体冻融稳定性与土体压实度、初始含水率、冻结温度、冻融次数和形式等因素有关，现有关于土体冻融后稳定性研究未能充分考虑各因素综合作用，并给出各冻融条件下土体合理初始状态，为有效提高冻融后土体稳定性提供理论依据。

筋-土接触面作用特性直接影响加筋土内部稳定，是加筋土力学性能关键指标，可通过大型拉拔试验获得。国内外许多学者对筋-土接触面作用特性进行了研究。结果表明，筋-土接触面作用特性与上覆载荷、压实度、含水率和加筋层数等因素有关。现有关于加筋结构力学性能研究未能充分考虑各因素综合作用，给出各类筋材和土体最优加筋形式，深刻揭示筋- 土相互作用规律。

现有试验设备主要完成非加筋土冻融后的稳定性和加筋土非冻融条件下的筋材-土体间力学性能的测定。能够直接用于多次冻融后加筋土体融沉位移和剪应力的观测以及测定表示冻融后筋材-土体间力学性能有关参数的试验设备还不完善。

加筋土开放式冻融循环-拉拔综合试验仪，可用于测定冻融终了状态结构最大融沉位移和剪应力，通过大型拉拔试验得出渠基融化终了状态格栅-土接触面古德曼模型各参数，在各融化终了状态采集位移和土压力传感器数据，分析结构最大融沉位移及剪应力，并开展大型拉拔试验得出融化终了状态格栅-土接触面古德曼模型各参数值，建立上述渠基稳定性参数与主要影响因素间关系的数学模型，并对渠基冻融稳定性受各因素变化的影响规律进行研究，为季冻区格栅加筋粉质粘土渠基融沉破坏控制提供理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加筋土开放式冻融循环-拉拔综合试验仪，能够直接用于多次冻融后加筋土体融沉位移和剪应力的观测以及测定表示冻融后筋材-土体间力学性能有关参数。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明包括冻融部分和拉拔部分：

(1)冻融部分设置恒温恒湿箱，在恒温恒湿箱内，设置由固定挡板，活动挡板和多孔底板形成填料箱，两侧活动挡板通过铰链与底板铰接；两侧活动挡板上开有能穿出土工格栅端部的豁口；在固定挡板上部焊接固定弹簧钢板，在多孔底板上面铺设透水石；多孔底板的下面设置水箱，水箱连接补水装置；两侧的活动挡板外侧与固定弹簧钢板之间设置弹簧；同时在活动挡板外侧设置锚栓；

(2)拉拔部分：在一侧活动挡板的外端设置夹住土工格栅端部的夹具，夹具的另一端连接拉拔装置，夹具上连接拉力传感器和百分表；