[发明专利]测试土工合成材料蠕变性能的试验平台

说明书

本发明公开了一种测试土工合成材料蠕变性能的试验平台，包括试验台架、试验箱、竖向加载装置、承载滑动装置、水平加载装置、左侧夹具、右侧夹具、传感器和控制系统，试验箱用于填充土壤，承载滑动装置包括水平安装在试验台架上的两根滑杆和与滑杆滑动配合的滑套，滑套顶部水平安装底板，试验箱固定安装在底板上表面，底板上还设有加载框架，竖向加载装置固定安装在加载框架中部，左侧夹具和右侧夹具对称安装在试验箱两侧、且对称设置，右侧夹具借助于拉杆连接传感器，左侧夹具与水平加载装置的动力端连；通过在试验箱内填充土壤，待测试土工合成材料位于土壤内，能够真实模拟土工合成材料在土壤约束/侧限情况下的蠕变情况，提高试验精度。

技术领域

本发明涉及土工合成材料测试技术领域，尤其涉及一种测试土工合成材料蠕变性能的试验平台。

背景技术

土工合成材料与传统的砖石、水泥等材料相比，其轻巧、经济实用的特点，使其成为一种新型的岩土工程材料。随着土工合成材料在工程中的大量应用，由于其长期处于负荷状态，人们开始关心土工合成材料的长期力学性质的变化是否影响工程加固体的长期稳定。

土工合成在工程结构中的一个重要特性是:在恒定荷载下其变形是时间的函数，即表现出明显的蠕变特性。在土体中作为加筋/加强作用的土工合成材料应具有良好的抗蠕变性能，否则在长期荷载的作用下，材料如产生较大的变形将会使结构失去稳定，而影响其在结构中的加强作用，甚至可能会造成工程结构的塌陷，因此，亟待对土工合成材料的蠕变特性性进行深入研究。

对于土工合成材料蠕变性能的测试，传统的试验方法与装置是测定土工合成材料在不受土壤侧限约束条件下的拉伸蠕变性能，由于实际工程中筋土的相互作用，土工合成材料在土壤中的蠕变有可能会减小，进而使试验结果与实际工程中土工材料的真实受力有所出入，故其试验结果不能真实反映土工合成材料在土壤中的蠕变特性。

如申请号为201220050240.9的专利文献，公开了一种土工合成材料蠕变试验仪，以及申请号为201110412460.1的专利文献，公开了一种蠕变测试装置，上述两种该装置是测定土工合成材料在不受土壤侧限约束条件下的拉伸蠕变性能，试验结果不能真实反映土工合成材料在土壤中的蠕变特性。

另外一方面，国内部分高校所采用的蠕变测试装置均存在不同的技术缺陷：

（1）用上下两个夹具夹住土工合成材料。这样设置可能会使土工合成材料试样在试验时除会受到拉伸荷载外，还可能会受到上夹具及其上部结构带来的重力，影响试验精度。

（2）变形测量系统中用橡皮筋将上下夹具和带表游标卡尺箍住，以对试验过程试样的变化进行量测。虽然带表游标卡尺能保证量测的精度，但是蠕变特性试验历时较长，一般约为1000 h左右，用橡皮筋做固定的话，如若中途橡皮筋受到损坏，不能保证夹具和卡尺结合在一起，必然会影响数据的准确度，且不易维护。

（3）下夹具下部连接有加载装置，加载装置通过托盘上的砝码来控制恒定拉力。这样设置没能满足规范要求中：荷载应均匀分布于试样的整个宽度。另外，规范规定加载系统应具有对试样施加预张力的能力，规定预张力值等于拉伸强度的1%，直接放置不能保证施加的预张力是否满足要求。其次，规范还规定施加拉伸蠕变荷载至规定值所需的加载时间不超过60s，通过砝码可能达不到要求。

（4）现有设备需要专人观察并记录试验情况，试验历时较长，工作负荷大。

（5）现有设备因多采用砝码加载，故位移速率不能进行调节。

（6）因为蠕变试验历时较长，所以容许伸长量的空间要充足。

（7）现有设备没有紧急停止装置，无法确保实验过程中实验操作人员的安全。

因此，研发一种能较为真实反映土工合成材料在土壤中的蠕变力学特性，且操作方便的土工合成材料蠕变性能测试装置具有重要的科研应用价值。

发明内容