[发明专利]基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验装置及方法

权利要求书

1.一种基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验装置，其特征在于，该装置包括工作台、左支撑架、右支撑架、固定夹具、滑动夹具、保温试验箱、温度调控设备、反力架、竖向加载杠杆、调平机构和水平拉力加载组件；

所述保温试验箱放置在工作台上，左支撑架和右支撑架安装在工作台上，且位于保温试验箱的左、右两侧；左支撑架上固连有多个固定夹具，右支撑架上安装有与固定夹具数量相同的滑动夹具，滑动夹具与固定夹具的位置一一对应，滑动夹具能在右支撑架上滑动；每个滑动夹具与各自的水平拉力加载组件或者拉拔电机连接；温度调控设备与保温试验箱连接；

所述反力架套装在保温试验箱和工作台上，反力架的上部作用在保温试验箱内填料上部的加压板上；竖向加载杠杆位于工作台的下方，竖向加载杠杆的一端与反力架的下部和工作台底部的支杆铰接，竖向加载杠杆的另一端设置有竖向加载砝码箱；调平机构用于竖向加载杠杆的调平；

所述调平机构包括调平杠杆、调平支架和调平砝码；调平杠杆的一端穿过工作台的支杆，与反力架下部的挂钩连接；调平砝码套装在调平杠杆上，且能在调平杠杆上往复移动；调平支架安装在工作台的底部，竖向加载杠杆贯穿调平支架；调平支架的底部设有调节螺柱；

所述水平拉力加载组件包括水平拉力杠杆、导向轮、连接绳和水平加载砝码箱；导向轮安装在工作台上，连接绳的一端与滑动夹具固连，另一端与水平加载砝码箱连接，连接绳套装在导向轮上；水平拉力杠杆的一端与工作台铰接，水平加载砝码箱悬挂在水平拉力杠杆的另一端。

2.根据权利要求1所述的基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验装置，其特征在于，所述右支撑架上设有与滑动夹具数量相同的滑轨，滑动夹具的底部设有与滑轨配合的滑轮。

3.根据权利要求1所述的基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验装置，其特征在于，所述保温试验箱由内、中、外三层箱体嵌套构成，外层箱体和中层箱体的底部均放置有工字钢，使外层箱体与中层箱体以及内层箱体与中层箱体之间形成夹层，外层箱体与中层箱体的夹层内填充有保温棉，内层箱体与中层箱体的夹层内填充有保温液。

4.根据权利要求1所述的基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验装置，其特征在于，所述反力架为框架结构，反力架的下部设有与竖向加载杠杆铰接的铰支座，铰支座上安装有挂钩；反力架的上部安装有多个加压托盘。

5.根据权利要求1所述的基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验装置，其特征在于，所述固定夹具和滑动夹具均包含上、下两个夹板，每个夹板与土工合成材料接触的一面均设有橡胶垫片。

6.一种基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验方法，包括蠕变试验和拉拔试验；使用权利要求1～5任一所述的装置进行蠕变试验的具体步骤为：

步骤一：向保温试验箱内填入填料，并分层压实，土工合成材料埋设在填料中；土工合成材料的两端伸出保温试验箱外，分别与固定夹具和滑动夹具连接；

步骤二：温度调控设备将保温试验箱加热至预设温度并保温；

步骤三：对竖向加载杠杆进行调平；

步骤四：在竖向加载砝码箱内添加砝码，完成土工合成材料竖向载荷的加载；

步骤五：滑动夹具连接水平拉力加载组件，向水平拉力加载组件的水平加载砝码箱内添加砝码，完成土工合成材料水平载荷的加载；

步骤六：测量出土工合成材料的蠕变量。

7.根据权利要求6所述的基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验方法，其特征在于，拉拔试验的具体步骤为：

步骤一：向保温试验箱内填入填料，并分层压实，土工合成材料埋设在填料中；土工合成材料的一端位于保温试验箱中且不与固定夹具连接，另一端连接滑动夹具；

步骤二：温度调控设备将保温试验箱加热至预设温度并保温；

步骤三：对竖向加载杠杆进行调平；

步骤四：在竖向加载砝码箱内添加砝码，完成土工合成材料竖向载荷的加载；

步骤五：滑动夹具连接拉拔电机，拉拔电机以恒定速率将土工合成材料从保温试验箱内拉出，完成拉拔试验。

8.根据权利要求7所述的基于温度-荷载耦合作用的土工合成材料试验方法，其特征在于，步骤三的具体过程为：

转动调平支架的调节螺柱，使调节螺柱的上部顶住竖向加载杠杆，使得竖向加载杠杆保持近似水平状态，此时竖向加载砝码箱内不放置砝码；然后移动调平杠杆上的调平砝码的同时反向转动调节螺柱，使调节螺柱与竖向加载杠杆脱离接触，直到竖向加载杠杆悬空并保持稳定，停止移动调平砝码并保持在当前位置，完成竖向加载杠杆的调平。