[发明专利]一种废旧轮胎-土水平界面剪切特性测试装置

说明书

本申请公开了一种废旧轮胎‑土水平界面剪切特性测试装置，支撑系统包括多个环向排列的连接件，试样系统包括由下至上设置的滑动装置、内部充填土体的剪切箱和废旧轮胎，竖向传荷系统包括由下至上设置的环形垫板、多个环向排列的传荷圆柱、传荷圆板、传荷加劲肋梁和承压盘，传荷圆柱与连接件对应设置在废旧轮胎弧形胎面的内外侧且通过螺栓固连，伺服加载系统包括连接承压盘的竖向加载千斤顶和连接剪切箱的水平推拉作动器，数据采集系统包括水平/竖向力传感器、水平/竖向位移计和界面变形显微摄像头。本申请满足剪切试验对不同埋深及尺寸条件的需求，消除土‑土之间的摩擦影响，从细观尺度掌握界面剪胀(缩)规律及界面附近土颗粒运动和破碎特征。

技术领域

本发明涉及土木工程及地质工程试验技术领域，具体地，涉及一种废旧轮胎-土水平界面剪切特性测试装置。

背景技术

近年来，随着汽车产量的不断增长，淘汰下来的废旧轮胎数量也逐年剧增，大量废轮胎堆积不仅占用土地，还会污染自然环境，对其处理不当则会带来严重的环保问题，危害周边居民身体健康。因此，如何科学、环保、经济、安全、高效地对废旧轮胎进行回收利用是亟待解决的重大现实问题。目前，废旧轮胎由于具有良好的耐久性、环向抗拉性和胎面摩阻性等特点，已被应用于加固岩土边坡、挡土墙、路堤和软弱地基等加筋土工程中。筋-土界面剪切力学行为是加筋土工程的核心机理之一，因此，为了掌握废旧轮胎加筋土的加固机理和性能，废旧轮胎-土界面剪切力学特性的测定是至关重要的。

通常地，为最大限度发挥废旧轮胎对岩土的加固效益，废旧轮胎加筋土是将轮胎水平排列后埋入地下土层中，考虑到轮胎本身的形状，废旧轮胎-土的相互作用界面既有竖直界面，也有水平界面。当前针对整个废旧轮胎加筋土以及废旧轮胎-土水平界面的力学测试装置数量较少，而且大多是截取局部的某个轮胎片进行剪切试验，这与实际应用情况差距较大，势必无法反映出整个废旧轮胎-土水平界面的剪切力学性质。

部分研究人员进一步开发出了可涉及整个轮胎界面的剪切试验装置，这些装置通常由填充土体的上、下两个剪切盒组成，一般是把轮胎埋置于剪切盒的土体中并使其沿水平剪切面滑动进行试验测试。由于轮胎直径较大，其胎面直径范围内填充的土体水平截面面积也较大，使得轮胎内填土与水平界面剪切面土(以下简称：土-土)之间的摩擦剪切占了轮胎加筋土水平界面剪切强度的很大比例。但由于受到装置本身结构及功能的限制，现有的筋-土水平界面剪切试验装置在试验过程中无法消除土-土之间的摩擦影响，对于废旧轮胎-土水平界面的力学及变形特性的测试结果置信度一般，其测试结果不能体现真正意义上的轮胎与土体之间的水平界面剪切特性。而且，现有的筋-土水平界面剪切试验装置既不能从细观层面满足对废旧轮胎-土水平界面附近土颗粒的运动及破碎特征的研究需求，也不能测定剪切过程中废旧轮胎加筋土的剪胀(缩)变形特征，也不适用于不同规格尺寸(轮胎直径和胎面高度等)的轮胎-土界面力学性质测试，存在诸多技术缺陷。

因此，业内急需一种新的废旧轮胎-土水平界面剪切特性试验方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种废旧轮胎-土水平界面剪切特性测试装置，满足研究不同规格和埋深的废旧轮胎-土水平界面剪切特性的试验需求，并可揭示界面附近土颗粒的运动及破碎特征。本申请的技术方案如下：

一种废旧轮胎-土水平界面剪切特性测试装置，包括支撑系统、试样系统、竖向传荷系统、伺服加载系统和数据采集系统；

所述支撑系统包括反力架和轮胎固定架，所述反力架包括上下相对设置的第一支撑座和第二支撑座以及竖直设置在两个支撑座之间的立柱，所述轮胎固定架包括水平设置在两个支撑座之间的固定框、用于连接固定框和立柱的快拆锁扣以及多个设置在固定框上的连接件，所述连接件沿周向间隔均匀分布且径向内侧形成用于容置废旧轮胎的空间；