專利名稱:凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于材料力學(xué)試驗(yàn)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及凍土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置。主體結(jié)構(gòu)由試驗(yàn)架、控溫裝置、加載裝置、水平和垂直位移測(cè)量裝置以及數(shù)據(jù)采集與分析裝置組成。上壓板與下壓板為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，使被測(cè)試樣在集中力作用下更趨近于對(duì)心徑向破壞。垂直夾持桿能夠保持與試樣良好的接觸，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)裝置能準(zhǔn)確測(cè)試凍土試件在不同溫度條件下，從開(kāi)始加載到試樣破壞整個(gè)過(guò)程的垂直、水平變形量及對(duì)應(yīng)的荷載。本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作靈活，測(cè)試精度好，試驗(yàn)環(huán)境友好。
【專利說(shuō)明】?jī)鐾量估瓘?qiáng)度測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于材料力學(xué)試驗(yàn)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及凍土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]抗拉強(qiáng)度是巖土類材料強(qiáng)度特性的重要指標(biāo)之一，也是其最弱的強(qiáng)度特性。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在規(guī)劃或建設(shè)中。在工程建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)涉及到凍土類材料，其抗拉強(qiáng)度力學(xué)性能指標(biāo)是設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)、控制和評(píng)判質(zhì)量的重要依據(jù)。隨著地鐵建設(shè)的發(fā)展，凍結(jié)法施工在軟土地區(qū)有了長(zhǎng)足發(fā)展。此外，凍結(jié)鑿井技術(shù)也廣泛應(yīng)用在煤礦開(kāi)采行業(yè)中。在研究裂縫出現(xiàn)原因及對(duì)裂縫處理方案的設(shè)計(jì)中，抗拉強(qiáng)度直接關(guān)系到材料和建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工，因此，對(duì)凍土的抗拉特性的正確認(rèn)識(shí)就顯得越來(lái)越顯得重要。
[0003]測(cè)定材料抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法有很多，大致可分為直接拉伸法和間接法兩大類。直接拉伸試驗(yàn)由于受夾持條件、試件的加工困難等限制，較難實(shí)現(xiàn)。間接測(cè)量方法避開(kāi)了試件加工和直接拉伸夾持系統(tǒng)的難題，且試驗(yàn)結(jié)果較為穩(wěn)定。因此，巖土類的抗拉強(qiáng)度一般采用間接拉伸法來(lái)測(cè)定。雖然現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)規(guī)范規(guī)程規(guī)定了巖土體抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，然而未對(duì)試驗(yàn)裝置進(jìn)行說(shuō)明，致使很難得到準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果。
[0004]現(xiàn)有的間接拉伸試驗(yàn)裝置有著非常明顯的缺點(diǎn):
[0005]1、現(xiàn)有試驗(yàn)裝置只能進(jìn)行特定條件下的拉伸試驗(yàn)，而墊條寬度應(yīng)根據(jù)試樣的強(qiáng)度確定。
[0006]2、根據(jù)現(xiàn)有試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，測(cè)定材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，不需要考慮試件的水平變形，因此，僅從垂直變形就對(duì)材料的抗拉性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，顯得有些片面。
[0007]3、現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置只能進(jìn)行常溫下的試驗(yàn)，不能進(jìn)行低溫、負(fù)溫條件下的強(qiáng)度試驗(yàn)，不能滿足凍土試驗(yàn)的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]針對(duì)現(xiàn)有抗拉強(qiáng)度測(cè)試技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)制備一種適應(yīng)性強(qiáng)、準(zhǔn)確程度高的凍土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)裝置是必要的。本實(shí)用新型的目的在于提供一種凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，能準(zhǔn)確測(cè)試凍土試樣從加載到破壞全過(guò)程的荷載及垂直、水平變形量，也能滿足不同材料試樣多樣化的需求，提高測(cè)試效率。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0010]一種凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，是由加載導(dǎo)向桿，上壓板、上平臺(tái)壓條、試樣、緊固件、螺栓、下平臺(tái)壓條、下壓板、導(dǎo)向桿、水平位移計(jì)、水平位移計(jì)頂板、水平導(dǎo)向桿、橫向支架1、水平位移測(cè)量架底座、定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽、接觸圓錐、水平向連接件、水平導(dǎo)向桿、第一垂直夾持桿、滑輪、第二垂直夾持桿和
[0011]橫向支架II組成。
[0012]所述的下壓板上設(shè)有加載導(dǎo)向桿和底板定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽；下平臺(tái)壓條通過(guò)螺栓固定于下壓板；上壓板上設(shè)有定位孔；上平臺(tái)壓條通過(guò)螺栓固定于上壓板；水平位移測(cè)量架底座上設(shè)有導(dǎo)向桿；導(dǎo)向桿上設(shè)有水平向連接件；水平向連接件兩端分別連接橫向支架I和橫向支架II ;水平導(dǎo)向桿置于橫向支架I之上；水平位移計(jì)置于橫向支架II之上；水平導(dǎo)向桿的一端設(shè)有水平位移計(jì)頂板，另一端通過(guò)緊固件連接第一垂直夾持桿；第二垂直夾持桿通過(guò)水平導(dǎo)向桿連接水平位移計(jì)；水平位移計(jì)與水平位移計(jì)頂板接觸。
[0013]上述的加載導(dǎo)向桿穿過(guò)上壓板上的定位孔。
[0014]上述的上壓板沿著加載導(dǎo)向桿上下移動(dòng)。
[0015]上述的水平導(dǎo)向桿與橫向支架I之間設(shè)有滑輪；水平位移計(jì)與橫向支架II之間設(shè)有滑輪；第一垂直夾持桿和第二垂直夾持桿與下壓板之間設(shè)有滑輪。
[0016]上述的下壓板的一側(cè)設(shè)有刻度。
[0017]上述的第一垂直夾持桿穿過(guò)第一接觸圓錐，第一接觸圓錐沿著第一垂直夾持桿滑動(dòng)；第二垂直夾持桿穿過(guò)第二接觸圓錐，第二接觸圓錐沿著第二垂直夾持桿滑動(dòng)。
[0018]上述的水平向連接件通過(guò)兩端的橫向支架I和橫向支架II將水平導(dǎo)向桿、水平導(dǎo)向桿控制在同一水平高度，可準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)試樣的水平位移。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
[0020]1、本實(shí)用新型在下壓板板上設(shè)置有4個(gè)定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽，在該導(dǎo)槽內(nèi)匹配安裝有定位旋緊螺栓，可將所述試驗(yàn)夾具固定于壓力試驗(yàn)機(jī)上，此外，在底板上設(shè)有刻度線，方便試樣對(duì)中放置，能夠避免因反復(fù)對(duì)中調(diào)整試驗(yàn)裝置而浪費(fèi)時(shí)間，這對(duì)溫度要求嚴(yán)格的凍土試件的試驗(yàn)尤為重要，可保證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0021]2、本實(shí)用新型通過(guò)水平位移計(jì)測(cè)定試件變形，尤其是測(cè)試水平變形，可避免因采用粘貼應(yīng)變片方法帶來(lái)的操作繁瑣、成本較高的缺點(diǎn)，采用可滑動(dòng)的圓錐形結(jié)構(gòu)與試件接觸，確保了在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，無(wú)論試驗(yàn)的水平變形如何，垂直夾持桿均能與被測(cè)試件保持良好接觸，保障了水平變形測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0022]3、本實(shí)用新型的水平向的固定支架上均有滑輪，能減少固定支架和水平導(dǎo)向桿之間的摩擦，減少對(duì)試件變形的限制，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0023]4、本實(shí)用新型可根據(jù)試件大小，調(diào)整水平位移測(cè)量裝置的高度，確保垂直夾持桿能夠與試件接觸良好，此外，也可保證垂直夾持桿始終在同一方向夾持試件，獲得準(zhǔn)確的水平變形測(cè)試結(jié)果，尤其是圓柱形試件。
[0024]5、本實(shí)用新型的上、下壓條均具有一定的寬度，對(duì)于強(qiáng)度較低的試樣而言，不會(huì)像鋼絲那樣會(huì)嵌入試樣內(nèi)部，導(dǎo)致試驗(yàn)無(wú)法完成，此外，上、下壓條是通過(guò)螺栓連接，因此，可以根據(jù)試驗(yàn)需要選擇不同型號(hào)的壓條進(jìn)行試驗(yàn)。
[0025]6、本實(shí)用新型在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備(壓力試驗(yàn)機(jī)、控溫箱)的基礎(chǔ)上，可通過(guò)本裝置可實(shí)現(xiàn)凍土的抗拉強(qiáng)度測(cè)試，不必再另行購(gòu)置相應(yīng)的設(shè)備，避免了資源的重復(fù)投資。

【附圖說(shuō)明】

[0026]圖1為本實(shí)用新型的前視圖。
[0027]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。
[0028]圖3為本實(shí)用新型的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]為更好地理解本實(shí)用新型，通過(guò)以下實(shí)例予以進(jìn)一步說(shuō)明，但并非對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0030]如圖1、2、3所示，一種凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，是由加載導(dǎo)向桿2，上壓板3、上平臺(tái)壓條4、試樣5、緊固件6、螺栓7、下平臺(tái)壓條8、下壓板9、導(dǎo)向桿10、水平位移計(jì)11、水平位移計(jì)頂板12、水平導(dǎo)向桿13、橫向支
[0031]架I 14、水平位移測(cè)量架底座15、定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽16、第一接觸圓錐17、水平向連接件18、水平導(dǎo)向桿19、第一垂直夾持桿20、滑輪21、第二垂直夾持桿22和橫向支架II 23組成，下壓板9上設(shè)有加載導(dǎo)向桿2和底板定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽16 ;下平臺(tái)壓條8通過(guò)螺栓7固定于下壓板9 ;上壓板3上設(shè)有定位孔；上平臺(tái)壓條4通過(guò)螺栓7固定于上壓板3 ；水平位移測(cè)量架底座15上設(shè)有導(dǎo)向桿10 ;導(dǎo)向桿10上設(shè)有水平向連接件18 ;水平向連接件18兩端分別連接橫向支架I 14和橫向支架II 23;水平導(dǎo)向桿19置于橫向支架I 14之上；水平位移計(jì)11置于橫向支架II 23之上；水平導(dǎo)向桿19的一端設(shè)有水平位移計(jì)頂板12，另一端通過(guò)緊固件6連接第一垂直夾持桿20 ;第二垂直夾持桿22通過(guò)水平導(dǎo)向桿13連接水平位移計(jì)11 ;水平位移計(jì)11與水平位移計(jì)頂板12接觸。
[0032]加載導(dǎo)向桿2穿過(guò)上壓板3上的定位孔；上壓板3沿著加載導(dǎo)向桿2上下移動(dòng)冰平導(dǎo)向桿19與橫向支架I 14之間設(shè)有滑輪21 ;水平位移計(jì)11與橫向支架II 23之間設(shè)有滑輪21 ;第一垂直夾持桿20和第二垂直夾持桿22與下壓板9之間設(shè)有滑輪21 ;下壓板9的一側(cè)設(shè)有刻度24 ;第一垂直夾持桿20穿過(guò)第一接觸圓錐17，第一接觸圓錐17沿著第一垂直夾持桿20滑動(dòng)；第二垂直夾持桿22穿過(guò)第二接觸圓錐17、第二接觸圓錐17'沿著第二垂直夾持桿22滑動(dòng)；水平向連接件18通過(guò)兩端的橫向支架I 14和橫向支架II 23將水平導(dǎo)向桿13、水平導(dǎo)向桿19控制在同一水平高度，可準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)試樣的水平位移。
實(shí)施例
[0033]下壓板9上設(shè)有4個(gè)定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽16，并配有4個(gè)定位旋緊螺栓，可根據(jù)壓力試驗(yàn)機(jī)的工作平臺(tái)尺寸，調(diào)整定位旋緊螺栓在定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽16內(nèi)的位置，將下壓板9緊固于壓力試驗(yàn)機(jī)上。
[0034]再將被測(cè)試樣置于上平臺(tái)壓條4與下平臺(tái)壓條8中間，然后將第一垂直夾持桿20和第二垂直夾持桿22分兩側(cè)靠近被測(cè)試樣5，通過(guò)下壓板9側(cè)面的刻度24，查看第一垂直夾持桿20和第二垂直夾持桿22底部的位置，調(diào)整被測(cè)試樣5的位置，使其位于下壓板9正中。
[0035]壓力試驗(yàn)機(jī)的球形壓頭I將壓力傳至上壓板3，上壓板3沿著加載導(dǎo)向桿2向下移動(dòng)，上壓板3上的上平臺(tái)壓條4接觸到被測(cè)試樣5，被測(cè)試樣5在上平臺(tái)壓條4與下平臺(tái)壓條8的壓力作用下產(chǎn)生變形。當(dāng)被測(cè)試樣5產(chǎn)生側(cè)向變形時(shí)，第一垂直夾持桿20接觸圓錐17會(huì)因側(cè)向變形而失去接觸，從而自由下滑；第一接觸圓錐17重新與被測(cè)試樣5接觸，同理，第二垂直夾持桿22上的第二接觸圓錐17'會(huì)因側(cè)向變形而失去接觸，從而自由下滑，第二接觸圓錐17'重新與被測(cè)試樣接觸；保障了整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中第一垂直夾持桿20和第二垂直夾持桿22都能與被測(cè)試樣5進(jìn)行良好的接觸，能保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0036]被測(cè)試樣產(chǎn)生側(cè)向變形,并推動(dòng)試樣兩側(cè)的第一垂直夾持桿20和第二垂直夾持桿22做水平相對(duì)運(yùn)動(dòng)，第一垂直夾持桿20、第二垂直夾持桿22通過(guò)各元件的傳遞使水平位移計(jì)頂板12和水平導(dǎo)向桿13做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使水平位移計(jì)11測(cè)得被測(cè)試樣5的水平變形量。
[0037]垂直位移和施壓的壓力由壓力試驗(yàn)機(jī)自帶的垂直位移計(jì)和壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量。
[0038]所述壓力傳感器、垂直、水平位移計(jì)11的信號(hào)線通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)輸入端連接，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)能實(shí)時(shí)記錄試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，并能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理，給出相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果。
[0039]在進(jìn)行低溫條件下的試樣抗拉強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，需要將被測(cè)試樣和該裝置放入控溫箱內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)控溫箱溫度，進(jìn)行不同溫度下的材料抗拉強(qiáng)度測(cè)試。
【權(quán)利要求】
1.一種凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，是由加載導(dǎo)向桿(2)，上壓板(3)、上平臺(tái)壓條(4)、試樣(5)、緊固件(6)、螺栓(7)、下平臺(tái)壓條(8)、下壓板(9)、導(dǎo)向桿(10)、水平位移計(jì)(11)、水平位移計(jì)頂板(12)、水平導(dǎo)向桿(13)、橫向支架I (14)、水平位移測(cè)量架底座(15)、定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽(16)、第一接觸圓錐(17)、水平向連接件(18)、水平導(dǎo)向桿(19)、第一垂直夾持桿(20)、滑輪(21)、第二垂直夾持桿(22)和橫向支架II (23)組成，其特征在于: 所述的下壓板(9)上設(shè)有加載導(dǎo)向桿(2)和底板定位螺栓滑動(dòng)導(dǎo)槽(16);下平臺(tái)壓條(8)通過(guò)螺栓(7)固定于下壓板(9);上壓板(3)上設(shè)有定位孔；上平臺(tái)壓條(4)通過(guò)螺栓(7)固定于上壓板(3);水平位移測(cè)量架底座(15)上設(shè)有導(dǎo)向桿(10);導(dǎo)向桿(10)上設(shè)有水平向連接件(18);水平向連接件(18)兩端分別連接橫向支架I (14)和橫向支架II (23)；水平導(dǎo)向桿(19)置于橫向支架I (14)之上；水平位移計(jì)(11)置于橫向支架II (23)之上；水平導(dǎo)向桿(19)的一端設(shè)有水平位移計(jì)頂板(12)，另一端通過(guò)緊固件(6)連接第一垂直夾持桿(20);第二垂直夾持桿(22)通過(guò)水平導(dǎo)向桿(13)連接水平位移計(jì)(11);水平位移計(jì)(11)與水平位移計(jì)頂板(12 )接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征是:所述的加載導(dǎo)向桿(2)穿過(guò)上壓板(3)上的定位孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征是:所述的上壓板(3)沿著加載導(dǎo)向桿(2)上下移動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征是:所述的水平導(dǎo)向桿(19)與橫向支架I(14)之間設(shè)有滑輪(21);水平位移計(jì)(11)與橫向支架II (23)之間設(shè)有滑輪(21);第一垂直夾持桿(20)和第二垂直夾持桿(22)與下壓板(9)之間設(shè)有滑輪(21)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征是:所述的下壓板(9)的一側(cè)設(shè)有刻度(24)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征是:所述的第一垂直夾持桿(20)穿過(guò)第一接觸圓錐(17)，第一接觸圓錐(17)沿著第一垂直夾持桿(20)滑動(dòng)；第二垂直夾持桿(22)穿過(guò)第二接觸圓錐(17')，第二接觸圓錐(17')沿著第二垂直夾持桿(22)滑動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征是:所述的水平向連接件(18)通過(guò)兩端的橫向支架I (14)和橫向支架II (23)將水平導(dǎo)向桿(13)、水平導(dǎo)向桿(19)控制在同一水平高度，可準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)試樣的水平位移。
【文檔編號(hào)】G01N3-08GK204269475SQ201420725466
【發(fā)明者】明鋒, 李東慶, 鄧友生, 彭萬(wàn)巍 [申請(qǐng)人]中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所