[发明专利]一种应力应变控制式土体抗拉强度试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种应力应变控制式土体抗拉强度的试验装置及方法，包括应力控制加载部件、应变控制加载部件、杠杆传力部件、竖式土样拉伸部件、应力‑应变监测部件、支座底板，本发明能实现高精度的应力应变控制式土体抗拉强度试验，实现两种控制方式，只需简单改变安装的模组即可，并且能够监测每一时刻的应力应变情况，具有灵活控制加荷，灵活施加应变的特点，为土体抗拉强度试验提供一种可靠，精确的试验装置及试验方法，本发明装置具有结构简单紧凑，操作简单，便于推广，多功能整合，精度高，成本低廉的特点，通过本发明的试验装置及试验方法，可以得出土体受拉过程中的应力应变关系，这对于现实工程和科研具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及一种应力应变控制式土体抗拉强度的试验装置及方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

土体强度的试验对实际工程有着重要的指导意义，不管是基坑工程、边坡工程还是基础工程中，土体的强度都是最具参考性的设计依据之一；而土体作为一种散粒的连续介质体，其抗压强度和抗剪强度远高于抗拉强度，所以在土体强度的试验中，常见的是土体的抗压强度和抗剪强度的试验，这方面的试验仪器也非常多，在土体的抗压强度试验就有无侧限抗压强度试验等，在土体的抗剪强度试验则有直剪试验、三轴剪切试验、单剪试验等，总之，土体的抗压强度试验和抗剪强度试验的发展十分成熟，大部分相应的试验标准和规范也被业内众多学者所认可。然而，土体的抗拉强度往往被许多人所忽略，所以土体抗拉强度试验发展并不像抗压强度和抗剪强度试验一样成熟，甚至相关的试验标准和规范也不是十分健全，但是在实际的岩土工程问题中，土体的抗拉强度有时是起到主导作用的，比如路基的张拉裂缝、边坡失稳裂缝的发展趋势、高土石坝的水利劈裂等问题，这都和土体的抗拉强度是密切相关的。因此发展和完善土体抗拉强度的试验装置及试验方法是十分必要的，这能起到进一步完善试验土力学的作用。

发明内容

发明目的之一在于提供了一种应力应变控制式土体抗拉强度试验装置，本发明装置可以控制高精度的应力、测量高精确度的应变，结构简单紧凑，操作简单，为土体的抗拉强度测试提供一种新思路和新方法。

本发明的技术方案是：

一种应力应变控制式土体抗拉强度试验装置，包括应力控制加载部件、应变控制加载部件、杠杆传力部件、竖式土样拉伸部件、应力-应变监测部件、支座底板；

所述杠杆传力部件包括两根立柱Ⅰ、传力杆、轴承杆、两个金属环、轴承（23）、两个S形挂钩Ⅰ、两根钢索绳；所述两根立柱Ⅰ的底部分别固定在支座底板上，且两根立柱Ⅰ的顶端分别设有孔，所述轴承杆的两端分别穿过两根立柱Ⅰ顶端的孔，且轴承杆的两端分别用螺母固定在两根立柱Ⅰ上，所述轴承杆的中部穿过轴承的一端，轴承的另一端与传力杆的中部固定连接，所述传力杆的底部两端分别固定金属环，所述两个S形挂钩Ⅰ的一端分别与两端的金属环连接，两个S形挂钩Ⅰ的另一端分别与钢索绳的一端连接；

所述竖式土样拉伸部件包括顶盖圆形套筒、底盖圆形套筒、两根立杆Ⅰ、两条轨道、四个定滑轮；所述底盖圆形套筒为无顶盖的套筒，所述底盖圆形套筒的底面固定在支座底板上，待测圆柱土样放置在底盖圆形套筒内，所述顶盖圆形套筒为无底的套筒，所述顶盖圆形套筒套放在待测圆柱土样的顶部，且顶盖圆形套筒的两侧上分别固定一条轨道，所述两根立杆Ⅰ分别位于底盖圆形套筒的两侧，两根立杆Ⅰ的底部分别固定在支座底板上，且两根立杆Ⅰ的上部分别安装两个定滑轮，两条轨道的一侧分别卡在两根立杆Ⅰ上部的两个定滑轮的槽内，两根立杆Ⅰ上部的两个定滑轮分别带动两条轨道上下运动；

所述应力-应变监测部件包括激光位移传感器、拉压力传感器；所述激光位移传感器通过支架安装在底盖圆形套筒一侧的立杆Ⅰ顶部，激光位移传感器的探头位于顶盖圆形套筒的上方，且激光位移传感器的探头射出的光线与顶盖圆形套筒的顶盖面垂直，所述拉压力传感器的底面固定在顶盖圆形套筒的中心处，拉压力传感器的顶部设有金属吊环Ⅰ，所述金属吊环Ⅰ与S形挂钩Ⅱ的一端连接，S形挂钩Ⅱ的另一端与传力杆下方一侧的钢索绳的另一端连接；