[发明专利]一种测定土-筋界面摩擦系数的直剪仪及测定方法

摘要

本发明公开了一种测定土‑筋界面摩擦系数的直剪仪及测定方法，包括下部承台、液压仪、以及固定在下部承台上的步进马达和用于计算摩擦系数的控制器；下部承台上安装有能够在下部平台上水平移动的下盒，并在步进马达的驱动下移动；下盒上放置有待测筋带，待测筋带上设置有土体式样。本发明能过模拟不同温度，不同环境湿度条件下加筋土的土‑筋之间的摩阻状态，不论在实验室条件或者实际原型试验现场条件下，均可进行试验操作，而且能适应的测试筋带范围更广，更切合实际条件。本发明首次实现了在试验室测定土‑筋界面摩擦系数的可能。同时本发明测试仪装置轻便、原理简单、操作简洁、稳定性好、经济实用，并且具有可重复操作。

主权项

一种直剪仪的土‑筋界面摩擦系数的测定方法，该方法采用一种测定土‑筋界面摩擦系数的直剪仪，包括下部承台(1)、液压仪(8)、以及固定在下部承台(1)上的步进马达(12)和用于计算摩擦系数的控制器(14)；下部承台(1)上安装有能够在下部承台(1)上水平移动的下盒(2)，并在步进马达(12)的驱动下移动；下盒(2)上放置有待测筋带(4)，待测筋带(4)上设置有土体试样(5)；下部承台(1)上还固定有上盖(9)，上盖(9)内安装有液压仪(8)，液压仪(8)均匀的将压力传递给设置于其下部的土体试样(5)；所述液压仪(8)与土体试样(5)之间设置有薄壁钢板(6)，液压仪(8)通过薄壁钢板(6)将压力均匀地传递给土体试样(5)；所述下盒(2)的上部开设有方槽，方槽内嵌入厚钢板(3)，待测筋带(4)紧密粘接在厚钢板(3)的上表面上；下盒(2)通过拉杆(18)与步进马达(12)的输出轴相连；所述下部承台(1)上安装有供下盒(2)水平移动的轨道(15)；所述液压仪(8)的下部与压力传感器(7)相接触，步进马达(12)的前部安装有拉力传感器(13)；压力传感器(7)和拉力传感器(13)的信号输出端均与控制器(14)的信号输入端相连；所述压力传感器(7)采用JXY‑4型压轴式双模土压力传感器，拉力传感器(13)采用SY‑S3型拉力传感器，步进马达(12)采用28BYJ‑48型步进马达；所述控制器(14)包括操作面板，以及内部的用于为整个直剪仪提供电源的电源模块和用于计算摩擦系数的数据处理模块；操作面板上设置有显示器(16)、电源开关(17)、显示屏幕切换按钮(19)、液压仪控制按钮(20)、步进马达控制按钮(21)、压力传感器开关(22)以及拉力传感器开关(23)；液 压仪控制按钮(20)、步进马达控制按钮(21)、压力传感器开关(22)、拉力传感器开关(23)以及电源开关(17)均通过导线与相对应的液压仪(8)、步进马达(12)、压力传感器(7)、拉力传感器(13)以及电源模块相连；其特征在于，包括以下步骤：1)取出上盖(9)，将土体试样(5)，安装于上盖(9)中；再将待测筋带(4)粘结于厚钢板(3)上，并将其整体安装于下盒的方槽中；此时将上盖(9)扣于下盒(2)上，并紧固，使土‑筋之间接触紧密；2)打开电源开关(17)，并分别打开压力传感器开关(22)、拉力传感器开关(23)；此时调节液压仪控制按钮(20)，使土‑筋之间产生挤压力；接下来，开启步进马达控制按钮(21)使步进马达(12)拉动下盒(2)前进；3)压力传感器(7)和拉力传感器(13)将记录该过程中土‑筋界面之间的摩擦力学特性随时间的变化曲线以及速率随时间的变化曲线；旋转屏幕切换按钮(19)，切换各个记录曲线，并计算该测试时间段内的瞬时压力、拉力、速率及其平均值，进而求得土‑筋界面上的摩擦力；再根据整个摩擦体的质量和得到的摩擦力，通过下式计算得到的土‑筋界面之间的摩擦系数：式中，为摩擦系数，F为拉应力，P为正应力。