[发明专利]一种柔性张拉的土工膜与土双面接触循环剪切试验装置及试验方法

摘要

本发明公开了一种柔性张拉的土工膜与土双面接触循环剪切试验装置及试验方法，土工膜剪切框上连接柔性张拉系统，通过电动机驱动齿轮正、反转动，带动链条连同土工膜剪切框水平往复移动，用于模拟土工膜在法向应力的作用下，不同循环位移时土工膜与土双面接触剪切强度的测试，且柔性张拉系统的链条与土工膜剪切框之间为柔性连接，根据本发明所述的试验方法，可以测得不同法向应力和不同剪切位移幅值下土工膜与土双面接触剪切强度随剪切位移的变化曲线，得出土工膜与土接触界面循环剪切强度和阻尼比随剪切位移的变化关系。

主权项

1.一种柔性张拉的土工膜与土双面接触循环剪切试验方法，采用一种柔性张拉的土工膜与土双面接触循环剪切试验装置，所述的试验装置包括：刚性底板，刚性底板上固定设置有反力架，位于反力架内的刚性底板上自下而上依次设置下剪切盒和上剪切盒，上剪切盒剪切方向的两端水平约束于反力架上，上剪切盒内填充土样，在上剪切盒土样表面放置传力板，传力板顶部设置法向加载装置，法向加载装置上连接有法向压力传感器，下剪切盒和上剪切盒之间设置有土工膜剪切框，且土工膜剪切框支撑于刚性底板上，土工膜铺设于土工膜剪切框表面，下剪切盒内填充有土样，法向加载装置向传力板及上剪切盒内的土样施加法向压力，使上、下剪切盒内的土样与土工膜紧密接触；土工膜剪切框位于剪切方向的两侧固定连接有施加水平荷载的柔性张拉系统，柔性张拉系统包括分别设置于土工膜剪切框两侧的主动轮和从动轮，主动轮连接于电动机的输出轴上，柔性链条绕过主动轮和从动轮后其自由端分别连接于土工膜剪切框的两侧，柔性张拉系统带动土工膜剪切框于刚性底板上来回移动，柔性链条与土工膜剪切框的连接处设置有拉力传感器，土工膜剪切框上设置有水平位移计，将法向压力传感器、拉力传感器和水平位移计与数据采集器电连，数据采集器和电动机与计算机电连；其特征在于，包括如下步骤：1）在下剪切盒内按照设计要求填充土料，并将下剪切盒固定于刚性底板上；2）将裁剪好的土工膜用土工膜夹具固定于土工膜剪切框的四周，在下剪切盒的轨道和土工膜剪切框下表面的轨道内设置滚珠，将土工膜剪切框设置于下剪切盒之上，使土工膜剪切框的滚轮置于刚性底板的轨道内，并将柔性张拉系统及拉力传感器连接在土工膜剪切框两侧，在土工膜剪切框侧面连接水平位移计；3）在上剪切盒的轨道和土工膜剪切框上表面的轨道内设置滚珠，将上剪切盒设置于土工膜剪切框上，上剪切盒内装入土样，压实至设计密实度，使土工膜与上、下剪切盒内的土样紧密接触，并将上剪切盒沿剪切方向的两端水平约束于反力架上；4）将传力板放在上剪切盒土样的顶部，依次装好法向加载装置和法向压力传感器，将法向压力传感器、拉力传感器和水平位移计分别通过数据线与数据采集器电连，数据采集器与计算机电连，并柔性张拉系统的电动机与计算机电连，运行数据采集器检查各部件是否处在正常工作状态；5）使用法向加载装置施加法向荷载，由数据采集器观测法向应力，达到试验应力并维持稳定后，通过计算机设定剪切速率和剪切位移幅值，计算机控制电动机正向转动，使柔性张拉系统对土工膜剪切框施加剪切荷载，试验过程中，水平位移计实时采集土工膜剪切框的剪切位移，当采集到土工膜剪切框的剪切位移达到设定剪切位移幅值时，计算机自动控制电动机反向转动，使柔性张拉系统改变土工膜剪切框的剪切方向，进行反向剪切，当土工膜剪切框的反向剪切位移达到该设定剪切位移幅值时，计算机自动控制电动机再次正向转动，柔性张拉系统改变土工膜剪切框的剪切方向，再次进行正向剪切，使土工膜剪切框退回至初始位置，计算机控制电动机停止转动，停止剪切，卸去法向加载装置，取出传力板，清理试验土样和土工膜，完成该剪切位移幅值下接触面的循环剪切试验；剪切过程中通过数据采集器和计算机实时采集并记录该试验条件下剪切应力、剪切位移随时间的变化，得到该试验条件下土工膜与土双面接触时的剪切应力与剪切位移滞回曲线；重复上述试验过程，得到不同法向应力和不同位移幅值下接触面的剪切应力与剪切位移滞回曲线；进一步，得到接触面循环剪切劲度和阻尼比随剪切位移的关系曲线。