[发明专利]一种测量多层薄体材料沿轴向非同步扭转变形的函数叠环

说明书

本发明公开了一种测量多层薄体材料沿轴向非同步扭转变形的函数叠环，涉及岩土环剪测试技术领域，涉及包括带有凹槽轨迹的函数叠环、高灵敏度直线位移传感器、可调节直线位移传感器固定支架以及安装台。叠环外边沿采用具有函数公式的椭圆形状，其通过外侧壁凹槽与高灵敏度直线位移传感器接触，通过椭圆公式以及高灵敏度直线位移传感器能够间接计算出各层叠环的实时扭转角度。本发明装置解决了目前界面剪切试验中扭剪仪无法实时测量多层土工合成材料试样中各层的剪切位移量的不足，具有易于加工，可行性好，制作廉价的优点；本装置原理可应用于任何板体(包含布状)材料界面摩擦试验仪器(包括大型扭剪仪)设计，为其开辟了一条新的设计思路。

技术领域

本发明涉及岩土环剪测试技术领域，具体涉及一种测量多层薄体材料沿轴向非同步扭转变形的函数叠环。

背景技术：

不断增长的城市固体废弃物产出量和亟待处理废弃物的累积量是城市建设和发展中必须解决的难题。卫生填埋是我国目前现阶段的主要处理方式，同时也是垃圾处理必不可少的最终处理手段。衬垫系统作为一种水力屏障，是填埋场最重要的组成部分，铺设于填埋场的底部和四测，其功能是用来隔离固体废弃物以免对填埋场四周的土和地下水产生污染。

衬垫系统是由多层土工合成材料组成，即土工膜、土工布、土工网、GCL、复合排水网等等。现代城市卫生填埋场呈高、大型发展的趋势，国外填埋场的最大高度已达到170米，国内填埋场的最大高度也已达100多米。填埋场的整体稳定性是实现垃圾填埋场卫生安全的重要前提，衬垫系统的强度对于填埋场的整体稳定性至关重要，以土工合成材料为主组成的复合衬垫界面剪切特性将成为控制现代填埋场稳定和进行现代填埋场平移破坏分析的一个重要的因素。

目前研究不同材料界面间剪切特性的常用试验方法为大型直剪试验、扭剪试验和斜板试验，大型直剪仪和斜板仪因其在等剪切面积下剪切位移量较小的缺陷性，一般用于研究材料间峰值强度特性，并不适用于研究材料间残余强度特性；而扭剪仪理论上具有无限制剪切位移量，且剪切面积保持不变，故被相关学者引入用于研究材料间的残余强度特性。但是目前为止，现有扭剪仪在功能上仅用于研究两层材料间的剪切特性，或者具有在研究多层土工合成材料间界面剪切特性时，无法实时测量多层土工合成材料试样中各层的剪切位移量的不足，主要原因在于土工合成材料厚度较薄以及存在软基材。故研究多层土工合成材料复合衬垫剪切特性的试验尚在探索之中。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够实时测量复合衬垫中各层土工合成材料剪切位移量的技术方案，即一种可用于测量多层薄体材料沿轴向非同步扭转变形的函数叠环装置。

一种测量多层薄体材料沿轴向非同步扭转变形的函数叠环，包括函数叠环、位移传感器、固定支架和安装台，所述函数叠环设于安装台上方，所述固定支架固定设于安装台上，所述函数叠环由若干个叠环叠加而成，其外侧壁与位移传感器非刚性接触连接，所述位移传感器与固定支架固定连接。

优选的，所述函数叠环的内侧壁为特定尺寸圆形，外侧为具有函数公式的椭圆形，且加工有光滑凹槽。

优选的，所述函数叠环的上下表面均加工有凹槽轨迹，相邻层凹槽轨迹之间相互叠合形成通道，所述相邻层凹槽轨迹通道内嵌有若干微型滚珠。

优选的，所述位移传感器为一种高灵敏度直线位移传感器，其包括壳体、伸缩杆和微型滚轮，所述伸缩杆的一端滑动套接于所述壳体的内部，所述壳体的内部设有弹簧，所述微型滚轮转动设于伸缩杆的另一端。

优选的，所述固定支架包括支架壳体、高度调节旋钮、支架伸缩杆、夹具和底座，所述底座与安装台固定连接，所述支架伸缩杆套接于支架壳体的内部，所述高度调节旋钮设于支架壳体与支架伸缩杆的连接处，所述夹具固定于支架伸缩杆的末端，所述夹具夹持于壳体的外侧。

优选的，所述函数叠环的外侧壁设有与微型滚轮接触连接的光滑凹槽。