[发明专利]一种采用滚动摩擦实现土体纯Ⅱ型断裂的试验方法

说明书

本发明公开了一种采用滚动摩擦实现土体纯Ⅱ型断裂的试验方法，包括步骤1，准备试样；步骤2，组装试样托板；步骤3，放置试样；步骤4，调整推力板；步骤5，纯Ⅱ型断裂试验：步骤51，仪器归零；步骤52，施加水平推力；步骤53，产生纯Ⅱ型断裂；步骤54，数据采集；步骤6，绘制线图；步骤7，计算试验的强度因子，重复上述步骤，完成所有不同长度预制裂缝的所有试样的纯Ⅱ型断裂试验；根据试验结果，完成应力强度因子的寻找。本发明能够消除试样裂缝延伸处的弯矩，实现纯剪切型断裂；托板下部安装抹油润滑油的滚球装置，形成滚动摩擦，减小摩擦力，提高试验的准确性。托板能够避免试样与基座产生的摩擦力，准确测到应力强度因子，从而影响试验的结果。

技术领域

本发明涉及一种土工试验方法，特别是一种采用滚动摩擦实现土体纯Ⅱ型断裂的试验方法。

背景技术

土体的纯II型断裂，也称为滑开型或剪切型断裂，如图1所示，为土体主要的断裂破坏类型。

在非对称四点弯曲试验方法中，很难准确找到荷载作用点位置来消除断裂面上的弯矩，以至于所得结果不是纯Ⅱ型断裂；在圆盘形试样试验方法中，很难通过周向应力准则找到纯Ⅱ型断裂下的裂缝与荷载方向夹角；在半圆弯曲试验方法中，制样时难以满足应力强度因子计算公式中的各种条件；在非对称半圆弯曲试验方法中，需要的参数较半圆弯曲试验方法多；在剪切盒试验方法中，由于裂缝断面存在摩擦力，难以准确测到应力强度因子K_Ⅱ。

申请号为CN201010576948.3的中国发明专利，其公开了一种土体II型断裂破坏的试验方法，其步骤为：1)制备单侧预制有水平裂缝的长方体试样；2)将试样置于前挡铁和推力板之间，并使前挡铁与试样接触区的最上端与试样上的水平裂缝的中心线持平，同时使推力板与试样接触区的最下端与试样上的水平裂缝的中心线持平；前挡铁和推力板都与试样完全接触，且无相互作用力；3)启动推力提供装置，向前挡铁所在方向施加水平推力，直至试样沿裂缝所在平面发生II型断裂破坏；同时，记录从开始施力时到试样破坏后荷重传感器和位移传感器采集到的数据，以荷载数据为横坐标，位移数据为纵坐标，绘制荷载-位移曲线；4)更换试样，调整试样的尺寸、水平缝的深度以及水平缝的水平高度，重复步骤1)至4)。

上述专利申请，虽然能够实现II型断裂试验，然而，还存在着如下不足，有待进一步改进：

1、受到裂缝面以上部分土体自重的影响，在试验过程中裂缝面上存在因试样自重引起的摩擦力，也难以准确测到应力强度因子K_Ⅱ，从而影响试验的结果。

2、只能对一条裂缝进行试验研究，但剪切型断裂试验又不能对同一个试样进行两次试验，故而没有对照组，不便于比较试验结果。

3、试验过程中滑轨滑动所产生的的摩擦是干扰试验的一主要因素，会造成测量到的推力过大的现象，从而影响试验的结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种采用滚动摩擦实现土体纯Ⅱ型断裂的试验方法，该采用滚动摩擦实现土体纯Ⅱ型断裂的试验方法能够消除试样裂缝延伸处的弯矩，实现纯剪切型断裂；中间托板与侧托板安装滚动导向装置，三块托板相互之间仅允许沿滚槽方向相对错动且阻止其他任何相对运动方式，以此来减少托板之间相互作用对试验的影响；托板下部安装抹油润滑油的滚球装置，形成滚动摩擦，减小摩擦力，提高试验的准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种采用滚动摩擦实现土体纯Ⅱ型断裂的试验方法，包括如下步骤。