一種單軸抗拉裝置及其測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及巖土工程實驗設備領域，尤其涉及一種土的單軸抗拉裝置及其測試方 法。
【背景技術】
[0002] 土的抗拉強度，由于其值較小，往往不被人們所重視，而隨著土力學的不斷發展和 對工程質量要求的提高，不重視土的抗拉強度的研宄已經不能適應時代的發展。尤其是隨 著高土石壩的建設增多，土石壩的裂縫的產生與土的抗拉強度有關，就使得研宄土的抗拉 強度變得尤為重要。現有土的抗拉試驗測試主要通過直接拉伸試驗（單軸拉伸試驗和三軸 拉伸試驗）和間接拉伸試驗（土梁彎曲試驗、軸向壓裂試驗）測定土的抗拉強度，但是現實 中一般采用間接拉伸試驗，而很少采用直接拉伸試驗，主要原因在于缺少合適試驗裝置。而 現有直接拉伸試驗的裝置主要分為臥式的抗拉裝置和豎式的抗拉裝置。
[0003] 201420121776. 4的申請中公開了測定粘土抗拉強度的簡易裝置，其采用夾具夾住 試樣的方法固定土樣。但是夾具固定土樣的力不容易能控制，大了容易夾碎土樣，小了會使 土樣松動，而無法測量。且還需要考慮摩擦力對實驗結果的影響。
[0004] 在朱建華的《飽和與非飽和壓實粘性土的抗拉強度影響因素的研宄》中所用的豎 向抗拉裝置，在測量時需要考慮土樣的自重對測量的影響。
[0005] 201320248708.X的申請中公開了巖土抗拉的試驗裝置，其中試樣采用工字型試 樣，試樣不容易制取。且試驗裝置制作過程較為復雜。
[0006] 在胡海軍，蔣明鏡等的《制樣方法對重塑黃土單軸抗拉強度影響的初探》中采用 502膠使試樣與儀器相連，存在試樣從粘結處斷裂的可能，而導致試驗的結果無效。

【發明內容】

[0007] 本發明的發明目的是：針對上述技術問題，提供一種單軸抗拉裝置及其測試方法。
[0008] 本發明技術方案為：一種單軸抗拉裝置，包括底座，所述底座上安裝有反力架；所 述底座上安裝第一固定座，所述第一固定座連接底座中的升降裝置；所述反力架上設有與 第一固定座相向對應的第二固定座；所述第二固定座通過彈簧與反力架連接；所述第二固 定座與反力架之間設有長度測量儀。
[0009] 本發明利用標定的彈簧，通過長度測量儀測得土樣或試樣被破壞時的應變，然后 通過胡克定律得出土樣的抗拉強度值。試樣的拉力利用彈簧的應變來反算測得，而且本裝 置是采取下部改變位移，有效的減少了試樣自重對測量結果帶來的影響。相比現有技術本 發明準確性更高。
[0010] 優選的，所述長度測量儀為百分表，所述百分表一端固定在反力架上，其測量端接 觸第二固定座上端面。百分表的能夠對長度變化提供精確的尺寸支持，如本發明采用的百 分表的精確度為0. 〇1_，提高計算試樣的抗拉強度準確性。當然，長度測量儀也可以是同樣 精度或更高精度的數字式長度測量裝置，如激光長度測量儀。
[0011] 優選的，所述第一固定座和第二固定座上分別設有粘結板，所述粘結板上安裝有 粘結槽；所述第一固定座和第二固定座的粘結槽相向對應。粘結板和粘結槽結合形成對試 樣的夾裝固定。對該技術方案進行優化，所述第一固定座包括傳力板、粘結板和粘結槽；所 述傳力板與升降裝置連接，所述粘結板通過螺栓固定在傳力板上，所述粘結槽通過卡槽或 者螺栓固定在粘結板上端面。
[0012] 優選的，所述粘結槽外壁上套裝有微調夾，所述微調夾包括兩對稱的弓狀彈性條， 所述彈性條對應端部通過螺栓連接。微調夾用于夾在粘結槽上保證試樣尺寸的精確性。
[0013] 優選的，所述粘結槽由至少兩瓣結構一致的圓環狀槽塊組成。試樣一般是土壤樣 本，試樣存在易碎性，外在的觸碰容易對試樣結構發生破壞，從而影響到測試的結果。粘結 槽由多瓣槽塊組成，可以沿試樣四周逐一貼合固定，避免的由于試樣制作原因造成的尺寸 不一，而現有試樣夾具尺寸固定，夾裝時造成對試樣夾裝過度或夾裝松弛，影響測試結果。
[0014] 優選的，所述粘結板工作端和粘結槽內側表面上涂抹有機粘合劑。試樣與粘結板 和粘結槽同時相連，減少了從粘結處發生破壞的情況。
[0015] 優選的，所述升降裝置包括依次相連的升降桿、蝸桿和手輪，所述升降桿垂直設置 且其頂部連接第一固定座，所述手輪安裝在底座前端面上。
[0016] 根據上述的技術方案，這里公開了應用于本發明的測試方法，具體按照以下步驟 進行，
[0017] 步驟1，將試樣兩端分別固定在第一固定座和第二固定座上；
[0018] 步驟2,調整長度測量儀數值為零，記錄試樣高度h ;
[0019] 步驟3,啟動升降裝置，將第一固定座勻速逐步向下位移，每次位移AL ;
[0020] 步驟4,當試樣破壞時，記錄位移次數n，長度測量儀數數值R ;
[0021] 步驟5,通過公式計算得到試樣軸向應變為e Ah/h，Ah = n AL-R。
[0022] 對本發明測試方法進一步優化，具體按照以下步驟進行，
[0023] 步驟1，將粘結槽的一瓣槽塊用螺絲固定在第一固定座的粘結板上，并在所述槽塊 內側涂上有機粘合劑；將試樣的兩端涂上有機粘合劑，所述試樣垂直放置在粘結板上并和 所述槽塊內側貼合；將所述粘結槽其余槽塊逐一涂上有機粘合劑，圍繞貼合試樣并通過螺 絲固定到粘結板上；
[0024] 步驟2,啟動升降裝置，將第一固定座上升，試樣上部與第二固定座的粘結板接觸， 對第二固定座重復步驟1中對粘結槽的操作；
[0025] 步驟3,調整長度測量儀數值為零，記錄試樣高度h ;
[0026] 步驟4,啟動升降裝置，將第一固定座勻速逐步向下位移，每次位移AL ;
[0027] 步驟5,當試樣破壞時，記錄位移次數n，長度測量儀數數值R ;
[0028] 步驟6,通過公式計算得到試樣軸向應變為=Ah/h，Ah = n AL-R。
[0029] 目前，直接拉伸試驗的裝置主要分為臥式的抗拉裝置和豎式的抗拉裝置。其中臥 式抗拉裝置需要解決的問題有滑輪的摩擦力對所測的抗拉強度值的影響，此外還有試樣還 容易折斷的問題。而采用豎式裝置所需要解決的問題是試樣自重力對抗拉所測抗拉值的影 響。若是抗拉裝置采用夾具夾住試樣的方法固定試樣，但是夾具固定試樣的力不容易能控 制，大了容易夾碎試樣，小了會使試樣松動，而導致測量不準。現有采用粘合劑粘結試樣都 是采用在試樣兩端與傳力結構相連，而單面粘接容易從粘結處發生破壞，而導致所測得結 果無意義。
[0030] 本發明采用試樣與粘結板和粘結槽同時相連，減少了從粘結處發生破壞的情況。 試樣的拉力利用彈簧的應變來反算測得，而且本裝置是采取下部改變位移，有效的減少了 試樣自重對測量結果帶來的影響。本發明原料制作是制作簡單，成本低廉，使用方便，結構 簡單可靠。
[0031] 本發明有益效果是：
[0032] 1.本發明主要針對豎式抗拉裝置需考慮試驗試樣自重力對土體抗拉值的影響，從 而減少試樣自重力所引起的誤差。
[0033] 2.本發明是先采用粘合劑將試樣和粘結板與粘結槽粘結，形成一個整體式的粘結 效果。既減少了現有采用粘合劑直接涂在試樣的兩端與傳力結構相連，而造成從粘結處斷 裂的情況；又避免了因夾具固定試樣的力不容易控制而使實驗結果不準確。
[0034] 3.本發明對試樣無特殊要求，降低了制取試樣的復雜程度。
[0035] 4?本發明用應變來反算拉力，原理簡單易于操作。
[0036] 5.本發明結構簡單，制作借助現有材料和設備，成本低廉，費效比高，適合于大面 積推廣使用。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發明結構示意圖；
[0038] 圖2是本發明第一固定座安裝結構示意圖；
[0039] 圖3是本發明粘結槽結構示意圖；
[0040]圖4是本發明槽塊結構示意圖；
[0041]圖5是本發明測力系統結構實施例1 ;
[0042] 圖6是本發明測力系統結構實施例2。
[0043] 其中，1一底座、2-反力架、3-第一固定座、4一第二固定座、5-連接座、6-彈 簧、7-百分表、8-粘結板、9一粘結槽、10-升降裝置、11一手輪、12-傳力板、13-微調 夾、14一槽塊、15-耳板。
【具體實施方式】
[0044]以下結合附圖對本發明實施進行具體說明。
[0045] 本發明中所提到的試樣為需檢測的土壤樣本，是按照檢測需要制成的規定形狀尺 寸的土壤樣本。
[0046] 如圖1所示，本發明結構示意圖。包括底座1和豎立設置的反力架2,反力架2安 裝在底座1上；底座1上端面安裝第一固定座3,第一固定座3連接底座1中的升降裝置 10;反力架2上設有與第一固定座3相向對應的第二固定座4;第二固定座4通過彈簧6與 反力架2連接；第二固定座4與反力架2之間設有長度測量儀，長度測量儀具體采用精度為 0. 01mm的百分表7。為方便測量和安裝