考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪及试验方法技术

一种考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪及试验方法，包括加载台、保温保湿系统、试样盒、应变采集系统、循环加载系统，保温保湿系统包括保温保湿控制元件、温度湿度监测探头、保温保湿箱，试样盒包括夹具、加热片、注水管，夹具在试样盒两端夹持土工材料试样，夹具左侧与试样盒固定，右侧与提供水平拉力水平拉力装置连接，由水平拉力装置向夹具的右侧施加水平拉力，在试样盒顶部设置由循环加载系统带动上下移动的第一砝码，对试样盒内的试样按设定的加载频率提升、降落，对试样顶部施加循环压力。其优点是保温保湿箱可以设定试样内温度和湿度，实现为蠕变试样施加长期稳定的循环荷载的目的，突破了传统蠕变仪只能在试样上部施加静载的局限。的局限。的局限。

【技术实现步骤摘要】
考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪及试验方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程室内试验
，特别涉及一种考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪及试验方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于土工材料本身较好地抗拉性能，同时与土体相互作用产生摩擦力，可以有效减少边坡的侧向变形、地基的不均匀沉降等问题，因此在道路、边坡等工程建设中土工材料被广泛使用。但是在长期荷载作用下，土工材料会表现出一定的蠕变特性，这直接关系到土工材料的力学特性和耐久性，因此研究土工合成材料的蠕变性能具有重要意义。
[0003]目前关于土工材料的蠕变特性研究主要集中于土工材料在上部静载作用下的蠕变特性研究，但是这没有充分考虑到在路基、路堤边坡中土工材料的使用环境，并且已有的传统蠕变仪也不能为试样提供长期稳定的循环荷载，极大限制了在循环动载下土工材料蠕变特向的研究，因此进行可以提供循环动载的蠕变仪器研发意义重大。此外，传统蠕变仪大多只考虑温度变化，但是在实际工程中土工材料与土体直接接触，土体饱和度对土工材料蠕变特性的影响也是学者们应关注的问题，目前已有蠕变仪也未能充分考虑到土体饱和度的作用，因此本专利技术从循环动载和土体饱和度两个角度进行设计，这对于揭示动载、土体不同饱和度下土工格栅蠕变特性及破坏机理至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可以进行循环加载并设定试样盒内温度、湿度的蠕变仪。仪器测量精度高，稳定性强，可以满足蠕变仪试验周期长的试验需求的考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪及试验方法。
[0005]本专利技术的解决方案是这样的：一种考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪，包括加载台、保温保湿系统、试样盒、应变采集系统、循环加载系统，其特征在于：所述保温保湿系统包括保温保湿控制元件、温度湿度监测探头、保温保湿箱，所述保温保湿箱内放置试样盒，所述温度湿度监测探头设置于对保温保湿箱内部土工材料试样进行监测的位置，测取土工材料试样的温度湿度并将测取的数据送到保温保湿控制元件，由保温保湿控制元件控制加热片或者注水管的工作；所述试样盒包括夹具、加热片、注水管，试样盒为顶部开口的结构，从顶部填入土样，在试样盒的两端开有通孔，该通孔供土工材料试样伸出到试样盒外；所述夹具在试样盒两端夹持土工材料试样，夹具左侧与试样盒固定，右侧与提供水平拉力水平拉力装置连接，由水平拉力装置向夹具的右侧施加水平拉力；所述加热片设置于对试样盒内部土工材料试样进行加热的位置，加热片连接温度湿度控制元件，由温度湿度控制元件控制加热片对土工材料试样进行加热；所述注水管设置于对试样盒内部土工材料试样进行注水的位置，注水管连接温度湿度控制元件，由温度湿度控制元件控制注水管对土工材料试样进行注水；当试样盒内温度和湿度超过控制范围时，将会触发保温保湿控制元件工作，从而保证试样盒内温度和湿度
处于设定值；在试样盒顶部设置有第一砝码，所述第一砝码由循环加载系统带动上下移动，对试样盒内的土工材料试样按设定的加载频率提升、降落，对土工材料试样顶部按设定频率施加压力；所述应变采集系统包括应变采集仪、位移计，所述位移计沿试样盒纵向设置，所述位移计通过应变仪数据线连接应变采集仪，采集土工材料试样的纵向位移数据。
[0006]更具体的技术方案还包括：所述水平拉力装置是由第二砝码向右侧的夹具施加水平拉力，所述第二砝码通过第二钢绞线连接右侧的夹具，通过滑轮改变力的方向，第二砝码产生的垂直拉力转换成对右侧夹具施加的水平拉力。
[0007]进一步的：所述水平拉力装置是由第二砝码向右侧的夹具施加水平拉力，所述第二砝码垂直连接杠杆的长臂端，杠杆的短臂端通过第二钢绞线连接右侧的夹具，由杠杆机构为试样盒提供所加砝码一定倍数的荷载。
[0008]进一步的：所述循环提升机构包括电动机、飞轮、曲柄连杆机构、钢绞线，所述电动机驱动飞轮转动，飞轮带动曲柄连接机构带动活塞杆实现循环往复移动，活塞杆通过第一钢绞线连接第一砝码，由往复移动的活塞杆带动第一砝码上下移动，实现施加循环荷载。
[0009]进一步的：所述活塞杆竖直设置于第一砝码的顶部，所述飞轮设置于活塞杆的顶部，所述曲柄连杆机构包括飞轮、曲轴、连杆、活塞杆，通过电动机驱动带动活塞杆沿竖直方向上下移动。
[0010]进一步的：所述保温保湿箱的箱体由左箱体、右箱体结合构成，左、右箱体相接后形成保温保湿箱的箱体，便于在安装土工材料试样时快速拆卸。
[0011]一种考虑循环荷载和土体饱和度的试验方法，包括步骤：（1）土工材料试样安装：拆下保温保湿箱，拿下试样盒顶部承压板，分层填筑土样并进行击实，其中每层填土不得超过10cm，土体填筑至预留试样孔高度时放入土工材料试样，土工材料土样左侧通过夹具固定在试样盒上，土工材料试样中部预设测点，在测点处安装位移计与应变采集仪相连，土工材料试样右侧固定在夹具上，通过第二钢绞线和定滑轮与杠杆连接，安装完土工材料试样和应变采集仪器后继续填筑上部土体，最终填筑至试样盒顶部，并在上部土体中部放置温度、湿度监测探头，土体填筑完成后放上承压板；（2）安装保温保湿箱：将温度、湿度监测探头以及加热片和注水管的线路接入保温保湿箱的温度湿度控制元件，将注水管另一端与水龙头连接，并将加热片和保温保湿箱接通电源，设定目标温度与湿度；（3）荷载施加：在试样盒上方施加静载预压，预压结束后，调整试样盒上方荷载至目标荷载，在杠杆右侧装备第二砝码为土工材料试样提供水平拉力，同时打开上部电动机施加循环荷载；（4）应变采集：通过应变采集仪可以检测不同时刻土工材料试样各测点的应变情况，试验结束后可对应变数据进行导出。
[0012]进一步的：所述步骤（1）中，分层填筑土样进行击实要求压实度达到95%或者95%以上。
[0013]进一步的：所述步骤（3）中，在试样盒上方施加的静载预压为：最大加载量为200kg预压时间大于等于5 min。
[0014]进一步的：所述步骤（3）中，在杠杆右侧装备第二砝码为土工材料试样提供的水平拉力根据试验需求进行增加和减少。
[0015]本专利技术的优点是：（1）本专利技术所述蠕变仪主要创新点为采用电动机、曲柄机构传动、砝码配重的组合结构，实现为蠕变试样施加长期稳定的循环荷载的目的，突破了传统蠕变仪只能在试样上部施加静载的局限；（2）本专利技术所述蠕变仪的试样盒外侧安装保温保湿箱，保温保湿箱可以设定试样内温度和湿度，克服了传统蠕变仪无发控制试样盒内土体饱和度的缺陷；（3）第二砝码为土工材料试样提供水平拉力，并且通过增加和减少砝码为土工材料试样提供不同的水平拉力；（4）提供水平拉力和循环荷载的砝码可以更换，为试样提供所需的不同拉力。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的结构示意图。
[0017]图2是图1的左视图。
[0018]图3是保温保湿箱7外观视图。
[0019]图4是试样盒3右侧的视图。
[0020]图5是保温保湿箱7内部温度湿度监测探头13-3的安装位置示意图。
[0021]图6是试样盒3的左侧与夹具14连接后的视图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪，包括加载台、保温保湿系统、试样盒、应变采集系统、循环加载系统，其特征在于：所述保温保湿系统包括保温保湿控制元件、温度湿度监测探头、保温保湿箱，所述保温保湿箱内放置试样盒，所述温度湿度监测探头设置于对保温保湿箱内部土工材料试样进行监测的位置，测取土工材料试样的温度湿度并将测取的数据送到保温保湿控制元件，由保温保湿控制元件控制加热片或者注水管的工作；所述试样盒包括夹具、加热片、注水管，试样盒为顶部开口的结构，从顶部填入土样，在试样盒的两端开有通孔，该通孔供土工材料试样伸出到试样盒外；所述夹具在试样盒两端夹持土工材料试样，夹具左侧与试样盒固定，右侧与提供水平拉力水平拉力装置连接，由水平拉力装置向夹具的右侧施加水平拉力；所述加热片设置于对试样盒内部土工材料试样进行加热的位置，加热片连接温度湿度控制元件，由温度湿度控制元件控制加热片对土工材料试样进行加热；所述注水管设置于对试样盒内部土工材料试样进行注水的位置，注水管连接温度湿度控制元件，由温度湿度控制元件控制注水管对土工材料试样进行注水；当试样盒内温度和湿度超过控制范围时，将会触发保温保湿控制元件工作，从而保证试样盒内温度和湿度处于设定值；在试样盒顶部设置有第一砝码，所述第一砝码由循环加载系统带动上下移动，对试样盒内的土工材料试样按设定的加载频率提升、降落，对土工材料试样顶部按设定频率施加压力；所述应变采集系统包括应变采集仪、位移计，所述位移计沿试样盒纵向设置，所述位移计通过应变仪数据线连接应变采集仪，采集土工材料试样的纵向位移数据。2.根据权利要求1所述的考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪，其特征在于：所述水平拉力装置是由第二砝码向右侧的夹具施加水平拉力，所述第二砝码通过第二钢绞线连接右侧的夹具，通过滑轮改变力的方向，第二砝码产生的垂直拉力转换成对右侧夹具施加的水平拉力。3.根据权利要求1所述的考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪，其特征在于：所述水平拉力装置是由第二砝码向右侧的夹具施加水平拉力，所述第二砝码垂直连接杠杆的长臂端，杠杆的短臂端通过第二钢绞线连接右侧的夹具，由杠杆机构为试样盒提供所加砝码一定倍数的荷载。4.根据权利要求1所述的考虑循环荷载和土体饱和度的蠕变仪，其特征在于：所述循环提升机构包括电动机、飞轮、曲柄连杆机构、钢绞线，所述电动机驱动飞轮转动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林桂武，王家全，魏磊，常志凯，来荣国，林志南，苏小敏，钟张宝，吴炳辉，尹海滨，唐新华，刘飞，刘郁冬，吴政良，崔健，廖英钊，
申请(专利权)人：中铁二十五局集团第四工程有限公司中铁二十五局集团有限公司柳州市诚信建设监理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：