[发明专利]一种土体宏细观拉伸特性试验装置及测试方法

权利要求书

1.一种土体宏细观拉伸特性试验装置，包括底座(1)、试验台(2)、图像采集机构(3)，所述试验台(2)水平设置在底座(1)上，其特征在于：还包括加载机构、加载平台(5)、固定平台(6)，所述试验台(2)上设置有导向机构，所述固定平台(6)和加载平台(5)左右水平设置在导向机构上，所述固定平台(6)能固定在导向机构上，所述加载平台(5)的右端设置有加载机构，所述加载机构能带动加载平台(5)在导向机构上左右移动，所述图像采集机构(3)位于加载平台(5)和固定平台(6)之间的上方，且通过支架(7)固定在试验台(2)或底座(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种土体宏细观拉伸特性试验装置，其特征在于：还包括用于制作试样的模具(14)，所述模具(14)包括依次设置的左段(14a)、拉伸段(14b)和右段(14c)，所述拉伸段(14b)至少设置有一对，所述左段(14a)和右段(14c)上设置有用于放置试样的试样端槽，两个所述试样端槽相对设置，且靠近拉伸段(14b)的宽度小于远离拉伸段(14b)的宽度，一对所述拉伸段(14b)设置在试样端槽的前后两侧；所述模具(14)取下拉伸段(14b)后，左段(14a)能卡入固定平台(6)的缺槽中，右段(14c)卡入加载平台(5)的缺槽中，从而实现试验在拉伸试验装置上的装夹。

3.根据权利要求1所述的一种土体宏细观拉伸特性试验装置，其特征在于：所述加载机构包括加载电机、减速器、传动机构和丝杆(4)，所述加载电机输出端与减速器的输入端相连，所述减速器的输出端与传动机构的主动端相连，所述传动机构的从动端与丝杆(4)的一端相连且能驱动丝杆(4)转动，所述加载平台(5)的底面设置有带螺纹孔的固定块(8)，所述螺纹孔的螺纹与丝杆(4)螺纹相匹配，所述丝杆(4)的另一端穿过螺纹孔，当丝杆(4)转动时，能带动固定块(8)在丝杆(4)上左右移动，从而带动加载平台(5)沿着导向机构左右移动。

4.根据权利要求3所述的一种土体宏细观拉伸特性试验装置，其特征在于：还包括控制机构(9)和手电动切换机构(10)，所述手电动切换机构(10)设置在加载平台(5)的右侧，用于丝杆(4)的手动和电动的切换，所述控制机构(9)与加载电机、图像采集机构(3)电连接，用于控制加载电机、图像采集机构。

5.根据权利要求1所述的一种土体宏细观拉伸特性试验装置，其特征在于：所述导向机构包括滑轨(11)和能在滑轨(11)上左右移动的滑块(12)，两根所述滑轨(11)前后间隔设置，每根所述滑轨(11)上均左右分开设置有两个滑块(12)，所述固定平台(6)固定设置在左侧的两个滑块(12)上，所述加载平台(5)固定设置在右侧的两个滑块(12)上，所述滑轨(11)的左端设置有尾座(13)，所述固定平台(6)能通过螺栓固定在尾座(13)上。

6.一种土体宏细观拉伸特性试验测试方法，基于权利要求1-5中任一所述拉伸试验装置，包括以下步骤：

S1：制样，根据试样拉伸段(14b)长度选择拼接模具(14)，在拼接好的模具(14)内侧涂抹润滑，根据试验试样所需的压实度、含水率和试样体积计算试样所需土体质量，称取相应质量的土体放入模具(14)中，进行压实；

S2：固定，先将固定平台(6)固定，再根据试样的长度，调整加载平台(5)与固定平台(6)之间的距离，拆除模具中拉伸段模具，并将左段和右段分别固定在固定平台(6)和加载平台(5)上；

S3：加载，设置拉伸速率，开始加载，在加载过程时，分多次加载，每次加载时，设置一定的拉伸长度，待达到该值时停止拉伸，同时图像采集机构(3)采集每次拉伸前后的土体结构图像，直到试样拉伸破坏；

S4：结果分析，在试验过程中自动采集宏观拉应力和拉伸位移的数据，并生产应力-位移曲线图，同时对采集的土体结构图像进行处理并提取土体细观结构图像，最后将两者进行结合分析。

7.根据权利要求6所述的土体宏细观拉伸特性试验测试方法，其特征在于：在所述S1中土体放入时，分多次放入，且每次放入后均要进行压实和层间刮毛处理。

8.根据权利要求6所述的土体宏细观拉伸特性试验测试方法，其特征在于：在所述S3中，在多次加载时，拉伸长度的设定先大后小。