[发明专利]一种土体宏细观拉伸特性试验装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种土体宏细观拉伸特性试验装置，包括底座、试验台、图像采集机构、加载机构、加载平台和固定平台，试验台水平设置在底座上，所述试验台上设置有导向机构，固定平台和加载平台左右水平设置在导向机构上，固定平台能固定在导向机构上，加载平台的右端设置有加载机构，加载机构能带动加载平台在导向机构上左右移动，图像采集机构位于加载平台和固定平台之间的上方，且通过支架固定在试验台或底座上；还公开了一种土体宏细观拉伸特性试验测试方法。不仅能采集到宏观拉应力和拉伸位移的数据，还能得到土体细观结构图像，将两者结合分析，能有效得到土体在拉力作用下的变形机理；同时分为多次加载，使得整个加载过程较为均衡稳定。

技术领域

本发明属于材料性能试验技术领域，具体涉及一种土体宏细观拉伸特性试验装置及测试方法。

背景技术

土体的拉伸破坏是导致土体开裂的一个重要因素，如挡土墙后土体的张拉裂缝、地基不均匀沉降引起的拉伸裂缝、堆石坝粘土心墙的水力劈裂等。由于土体的抗拉强度较低，其测试过程对精度有较高的要求。随着材料改性技术的发展，通过加筋或改性固化工艺提高土体抗拉强度的方式得到重视，研究该类改性固化或加筋土体在拉力作用下的变形机理，对于工程问题的预演和防范具有重要的工程价值。

现有技术中,在土体拉伸试验中，其结果的得出通常由两种方式，一种是以土体整体能承受的拉力和位移为基础，计算土体的抗拉强度，一种是采集在拉伸状态下土体表面的位移场分布和表面位移。上述两种方式的测量均单一，无法准确得出土体在拉力作用下的变形机理。

发明内容

本发明拟提供一种土体宏细观拉伸特性试验装置，不仅能得到土体拉伸时宏观的拉应力与位移之间的关系，还能得到土体细观结构图像。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种土体宏细观拉伸特性试验装置，包括底座、试验台、图像采集机构、加载机构、加载平台和固定平台，所述试验台水平设置在底座上，所述试验台上设置有导向机构，所述固定平台和加载平台左右水平设置在导向机构上，所述固定平台能固定在导向机构上，所述加载平台的右端设置有加载机构，所述加载机构能带动加载平台在导向机构上左右移动，所述图像采集机构位于加载平台和固定平台之间的上方，且通过支架固定在试验台或底座上。

作为上述方案的优选，还包括用于制作试样的模具，所述模具包括依次设置的左段、拉伸段和右段，所述拉伸段至少设置有一对，所述左段和右段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，且靠近拉伸段的宽度小于远离拉伸段的宽度，一对所述拉伸段设置在试样端槽的前后两侧；所述模具取下拉伸段后，左段能卡入固定平台的缺槽中，右段卡入加载平台的缺槽中，从而实现试验在拉伸试验装置上的装夹。

进一步优选，所述加载机构包括加载电机、减速器、传动机构和丝杆，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的一端相连且能驱动丝杆转动，所述加载平台的底面设置有带螺纹孔的固定块，所述螺纹孔的螺纹与丝杆螺纹相匹配，所述丝杆的另一端穿过螺纹孔，当丝杆转动时，能带动固定块在丝杆上左右移动，从而带动加载平台沿着导向机构左右移动。

进一步优选，还包括控制机构和手电动切换机构，所述手电动切换机构设置在加载平台的右侧，用于丝杆的手动和电动的切换，所述控制机构与加载电机、图像采集机构电连接，用于控制加载电机、图像采集机构。

进一步优选，所述导向机构包括滑轨和能在滑轨上左右移动的滑块，两根所述滑轨前后间隔设置，每根所述滑轨上均左右分开设置有两个滑块，所述固定平台固定设置在左侧的两个滑块上，所述加载平台固定设置在右侧的两个滑块上，所述滑轨的左端设置有尾座，所述固定平台能通过螺栓固定在尾座上。

还提供了一种土体宏细观拉伸特性试验测试方法，基于上述拉伸试验装置，包括以下步骤：