一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括容土單元、夾持單元和拉力控制單元，所述容土單元與拉力控制單元呈水平向固定在同一試驗(yàn)臺上，所述夾持單元通過固定細(xì)小端口的拉繩來連接容土單元和拉力控制單元。本實(shí)用新型能夠定量測量微小直徑材料加筋土體粘結(jié)強(qiáng)度，具有操作簡便、性能穩(wěn)定、測量快速、結(jié)果可靠、適應(yīng)范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于地面土體形變監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，土體的加固與地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測得到越來越多的重視。
[0003]纖維加筋技術(shù)作為一種新型的加筋土技術(shù)逐漸廣泛應(yīng)用于土木工程建設(shè)中。不同于傳統(tǒng)的土工合成材料加筋土，纖維加筋土是按照一定比例將很細(xì)的纖維絲或纖維網(wǎng)與土料充分拌和形成的一種土工復(fù)合材料，由于纖維具有分散性好、易于拌和等優(yōu)點(diǎn)，因此纖維加筋土吸引了國內(nèi)外許多學(xué)者的興趣，研究認(rèn)為纖維對于土體的加固一部分來自于纖維與土體間的咬合力與摩擦力，那么纖維與土體間的粘結(jié)強(qiáng)度對纖維加筋土的效果有著直接的影響。
[0004]目前現(xiàn)有的地面變形監(jiān)測技術(shù)，根據(jù)監(jiān)測范圍可劃分為大范圍監(jiān)測技術(shù)和小范圍監(jiān)測技術(shù)兩大類。分布式光纖技術(shù)集性能可靠、自動化程度高、觀測精度高、數(shù)據(jù)量充足、監(jiān)測效率高、施工簡便和成本可控等優(yōu)點(diǎn)于一體，十分適用于地面變形的監(jiān)測。光纖與土體的粘結(jié)強(qiáng)度直接影響到光纖對于地面變形監(jiān)測的精確程度。
[0005]纖維與光纖皆為小口徑材料，傳統(tǒng)拉拔試驗(yàn)領(lǐng)域中，國內(nèi)外學(xué)者開發(fā)了許多拉拔試驗(yàn)方法和裝置，提升了傳統(tǒng)加筋土的理論研究水平，促進(jìn)了傳統(tǒng)加筋材料在巖土工程中的推廣應(yīng)用。但對于纖維加筋材料和光纖等小口徑材料而言，目前國內(nèi)外未見有相應(yīng)的拉拔試驗(yàn)儀能夠直接用于測量小口徑材料和土體間的粘結(jié)強(qiáng)度。主要是因?yàn)榇嬖谝韵录夹g(shù)難點(diǎn):一是所述細(xì)小端口材料的直徑非常小，一般小于0.1mm，傳統(tǒng)拉拔試驗(yàn)儀器難以加持;二是細(xì)小端口材料與土體的界面作用力也非常小，傳統(tǒng)的拉力傳感器精度無法滿足要求。
[0006]中國專利申請201510019602.6提出“測量混凝土與圍巖粘接強(qiáng)度的拉拔實(shí)驗(yàn)裝置及其計算方法”，該實(shí)用新型通過在混凝土中鉆孔，插入市場上常見的螺旋桿并將之固定進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，操作簡單便捷;錨桿拉拔儀與螺桿相連，錨桿拉拔儀上顯示的最大數(shù)值即為噴射混凝土斷裂時的拉力值，從而推測混凝土與圍巖的粘結(jié)值。但該存在一下不足:該裝置主要適用于口徑較粗的混凝土材料與圍巖之間的拉拔試驗(yàn)，無法滿足小口徑材料與土體粘結(jié)強(qiáng)度之間的測試。
[0007]中國專利申請201210301411.5提出“單根纖維加筋土拉拔試驗(yàn)儀”，該實(shí)用新型采用無級變速電機(jī)實(shí)現(xiàn)應(yīng)變控制式加載，可獲得完整的單根纖維拉拔曲線，且采用電子天平能感應(yīng)微小拉力變化，能極大提高試驗(yàn)精度，滿足單根纖維加筋土拉拔試驗(yàn)要求。但還存在以下明顯不足:一是該裝置單根纖維加筋土試件體積較小，光纖與土體的界面作用面也非常小，不能真實(shí)反映工程應(yīng)用中纖維與土體間的作用力；沒有詳細(xì)公開纖維與施力裝置之間的連接方式，難以加持纖維等小口徑材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而提供一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，本實(shí)用新型能夠定量測量微小直徑材料加筋土體粘結(jié)強(qiáng)度，具有操作簡便、性能穩(wěn)定、測量快速、結(jié)果可靠、適應(yīng)范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型提出的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括容土單元、夾持單元和拉力控制單元，所述容土單元與拉力控制單元呈水平向固定在同一試驗(yàn)臺上，所述夾持單元通過固定細(xì)小端口的拉繩來連接容土單元和拉力控制單元。其中:所述容土單元包括鋼板和方形容箱;所述方形容箱由五面鋼板構(gòu)成，所述方形容箱內(nèi)設(shè)有可改變填土的范圍、固定鋼板間距的凹槽，所述方形容箱右側(cè)面中部設(shè)有可供測試材料從土中穿出的小孔。所述夾持單元由兩片輕質(zhì)硬塑料片及兩個螺絲組成;所述硬塑料片分為上夾片和下夾片，所述輕質(zhì)硬塑料片上貼合有摩擦阻力較大的橡膠片;所述硬塑料片上設(shè)有可被螺絲擰緊的兩個螺絲口。所述拉力控制單元包括電子拉力機(jī)和智能控制器;所述電子拉力機(jī)通過拉繩對夾持單元形成拉力;所述智能控制器包括帶有測距數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、工業(yè)計算機(jī)和操作按鈕。
[00?0]本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)原理:本實(shí)用新型由容土單元、夾持單元和拉力控制單元三部分組成。容土單元的方形容器內(nèi)部用來裝入土體試樣，并在土試樣內(nèi)埋入光纖或土體加筋材料等待測材料;所述方形容器內(nèi)有固定間距的凹槽，用于插入鋼板以便調(diào)整填土的容量；使用時首先確定待測材料與土體的接觸長度，之后根據(jù)所確定的長度選擇合適凹槽插入鋼板;將待測材料一端由夾持單元夾持;該夾持單元通過拉繩與電子拉力機(jī)連接；由工業(yè)計算機(jī)上逐級設(shè)置拉力，開啟右側(cè)儀器，拉動夾持單元和待測材料，從而進(jìn)行待測材料與土體不同接觸長度下的拉拔試驗(yàn)，確定待測材料在不同土體接觸長度下的粘結(jié)力，確定待測材料的粘結(jié)強(qiáng)度以及評價待測材料與土的耦合性。
[0011 ]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]—是本實(shí)用新型可通過將鋼板插入不同的凹槽處，從而精準(zhǔn)控制待測材料與土體的接觸長度;二是本實(shí)用新型利用夾持單元可夾持直徑微小的待測材料，從而測出其微小直徑材料加筋土體的粘結(jié)強(qiáng)度;三是本實(shí)用新型可通過電子拉力機(jī)與工業(yè)計算機(jī)準(zhǔn)確控制試驗(yàn)，提高試驗(yàn)的精度，可操作性較強(qiáng)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠；四是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單可靠，操作簡便，成本低，適用范圍廣，可替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)產(chǎn)品，有效地用于測量微小直徑材料加筋土體粘結(jié)強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型提出的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型提出的容土單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本實(shí)用新型提出的夾持單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本實(shí)用新型提出的電子拉力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]結(jié)合圖1-4，本實(shí)用新型提出的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，包括由方形容器(1)、凹槽(2-1)、小孔(2-2)、鋼板(2-3)構(gòu)成的容土單元；由上夾板(3-1)、下夾板(3-2)、螺絲(3-3)、螺絲孔(3-4)、橡膠片(3-5)構(gòu)成的夾持單元(6);由試驗(yàn)臺(2)、鋼尺(3)、支架(4)、工業(yè)計算機(jī)(5)、拉繩(4-1)、電子拉力機(jī)(7)和操作按鈕(8)構(gòu)成的拉力控制單元。其中，所述容土單元與拉力控制單元呈水平向固定在同一試驗(yàn)臺(2)上，所述夾持單元(6)通過固定細(xì)小端口的拉繩(4)來連接容土單元和拉力控制單元。
[0019]本實(shí)用新型提出的一種測量微小直徑材料加筋土體粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案是:
[0020]所述容土單元包括鋼板(2-3)和方形容箱(I);所述方形容器(I)由五面鋼板構(gòu)成，所述方形容器(I)內(nèi)設(shè)有可調(diào)整填土的容量、固定鋼板(2-3)間距的凹槽(2-1)，所述方形容器(I)右側(cè)面中部設(shè)有可供測試材料從土中穿出的小孔(2-2)。
[0021]所述夾持單元由兩片輕質(zhì)硬塑料片及兩個螺絲組成;所述硬塑料片分為上夾片和下夾片，所述輕質(zhì)硬塑料片上貼合有摩擦阻力較大的橡膠片;所述硬塑料片上設(shè)有可被螺絲擰緊的兩個螺絲口。
[0022]所述拉力控制單元包括電子拉力機(jī)(7)和智能控制器;所述電子拉力機(jī)(7)通過拉繩(4)對夾持單元(6)形成拉力；所述智能控制器包括帶有測距數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、工業(yè)計算機(jī)和操作按鈕(8)。
[0023]具體實(shí)施例。本實(shí)用新型提出的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置的主要部件設(shè)計參數(shù)和要求公開如下:
[0024]本實(shí)用新型提出的方形容器(I)由長寬均30cm五面玻璃板組成，每3cm設(shè)一凹槽(2-1);試驗(yàn)臺(2)為長3m寬0.8m的鋼質(zhì)長桌，其上水平布置鋼尺(3)，鋼尺(3)量程為lm，精度為Imm;支架(9)形狀為“門”形、材質(zhì)為不銹鋼實(shí)心桿，該不銹鋼實(shí)心桿直徑30-45mm;電子拉力機(jī)(7)拉力量程50N、精度0.1N;拉繩(4)選擇韌性好、直徑為2-10mm的細(xì)鋼絲繩；鋼板(2-3)厚3mm-5mm，與之對應(yīng)凹槽(2-1)寬為4-6mm;上夾片(3-1)與下夾片(3-2)均為長3cm寬2cm的輕質(zhì)硬塑料;橡膠片(3-5)長為2.5cm寬為1.5cm;螺絲孔(3-4)直徑為3mm，螺絲(3-3)尺寸與之對應(yīng)。
[0025]本實(shí)用新型在安裝中，將方形容器(I)設(shè)置在試驗(yàn)臺(2)—側(cè)，鋼板(2-3)按要求插入設(shè)定凹槽(2-1)，鋼尺(3)水平放置;試驗(yàn)臺(2)另一側(cè)設(shè)置由支架(4)支起的與工業(yè)計算機(jī)(5)相連的電子拉力機(jī)(7);下夾板(3-2)上貼合橡膠片(3-5)，與上夾板(3-1)通過螺絲(3-3)、螺絲孔(3-4)固定組成夾持單元，該夾持單元通過拉繩(4-1)與電子拉力機(jī)(7)連接；通過按動操作按鈕(8)啟動裝置拉動埋設(shè)于土體中的細(xì)小直徑的待測材料。
[0026]本實(shí)用新型提出的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置的測量標(biāo)定方法，以光纖為檢測裝置，包括如下具體步驟:
[0027]步驟I，組裝試驗(yàn)裝置:先將方形容器(I)呈水平向放置于試驗(yàn)臺(2)上的左端，水平立好鋼尺(3)緊貼方形容器(I)的下方；電子拉力機(jī)(7)通過支架(4)固定在試驗(yàn)臺(2)的右端，電子拉力機(jī)(7)與工業(yè)計算機(jī)(5)信號連接;下夾板(3-2)與橡膠片(3-5)貼合后與上夾板(3-1)通過螺絲(3-3)、螺絲孔(3-4)固定組成夾持單元(6)，夾持單元(6)通過拉繩(4-1)與電子拉力機(jī)(7)連接。
[0028]步驟2，檢查試驗(yàn)裝置狀態(tài):保持夾持單元(6)的夾片之間接觸良好、拉繩(4-1)連接緊密，無打結(jié);支架(4)穩(wěn)定，電子拉力機(jī)(7)與拉繩(4-1)接觸良好；電子拉力機(jī)(7)與工業(yè)計算機(jī)(5)運(yùn)行正常。
[0029]步驟3，埋放測試土樣與光纖:將測試土樣填入方形容器(I)，按設(shè)定要求將鋼板(2-3)插入凹槽(2-1)中，再將光纖埋入土樣中，光纖一端通過小孔(2-2)拉出，由夾持單元
(16)夾持;該夾持單元通過拉繩(4-1)與電子拉力機(jī)(7)連接，電子拉力機(jī)(7)通過數(shù)據(jù)線與工業(yè)計算機(jī)(5)連接，電子拉力機(jī)(7)將光纖拉直并記錄其埋入長度與夾持處的刻度。
[0030]步驟4，測試試驗(yàn):工業(yè)計算機(jī)(5)設(shè)置初始電子拉力機(jī)(7)拉力，按下操作按鈕(8)啟動電子拉力機(jī)(7)，20s后停止，記錄光纖位移;然后按上述步驟逐級加力，直至位移發(fā)生突變，此時拉力即為光纖與土體的粘結(jié)強(qiáng)度;更改方形容器(I)鋼板(2-3)放置凹槽(2-1)的位置，重復(fù)上述步驟，從而確定光纖在不同土體接觸長度下的粘結(jié)強(qiáng)度。
[0031]步驟5，清理測試系統(tǒng):在測試結(jié)束后，關(guān)閉工業(yè)計算機(jī)(5)，取出并清理方形容器
(I)中的土樣與光纖，拆分整理除此之外的其余的裝置，以備再次測試。
[0032]本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中凡未涉到的說明屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。
[0033]本實(shí)用新型經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了滿意的應(yīng)用效果。
[0034]以上【具體實(shí)施方式】及實(shí)施例是對本發(fā)明提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括容土單元、夾持單元(6)和拉力控制單元，所述容土單元與拉力控制單元呈水平向固定在同一試驗(yàn)臺(2)上，所述夾持單元通過固定細(xì)小端口的拉繩來連接容土單元和拉力控制單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述容土單元包括鋼板(2-3)和方形容器(I);所述方形容器(I)由五面鋼板(2-3)構(gòu)成，所述方形容器(I)內(nèi)設(shè)有可調(diào)整填土的容量、固定鋼板(2-3)間距的凹槽(2-1)，所述方形容器右側(cè)面中部設(shè)有可供測試材料從土中穿出的小孔(2-2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述夾持單元(6)由兩片輕質(zhì)硬塑料片及兩個螺絲組成;所述硬塑料片分為上夾片(3-1)和下夾片(3-2)，所述輕質(zhì)硬塑料片上貼合有摩擦阻力較大的橡膠片(3-5);所述硬塑料片上設(shè)有可被螺絲(3-3)擰緊的兩個螺絲口( 3-4)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量細(xì)小直徑材料與土體間粘結(jié)強(qiáng)度的拉拔試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述拉力控制單元包括電子拉力機(jī)(7)和智能控制器;所述電子拉力機(jī)(7)通過拉繩對夾持單元形成拉力;所述智能控制器包括帶有測距數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、工業(yè)計算機(jī)(5)和操作按鈕(8)。
【文檔編號】G01N19/04GK205538628SQ201620269279
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】盧毅, 于軍, 龔緒龍, 梅芹芹, 張巖, 蔡田露, 王光亞, 李偉
【申請人】江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院