一种土体三轴拉伸试验仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程测试设备技术领域，涉及一种用于土工室内土体三轴拉伸强度特性和蠕变特性测试的试验装置，具体是一种土体三轴拉伸试验仪。
【背景技术】
[0002]在许多工程问题中，土体会发生开裂，这些裂缝经常是由于土体的拉伸破坏引起的。另外许多挡土墙后的粘性土及粘性土坡滑移体都存在开裂现象，虽然这种情况下大多数土体单元发生了剪切破坏，但也有部分土单元处于拉伸破坏，而这种拉伸直接导致了土体开裂，且拉裂缝通常为张开裂缝，危害较大。可见土的抗拉特性对土工建筑物及边坡稳定性影响很大。近年来，随着经济的快速发展，公路、机场、高土石坝的修建蓬勃兴起，产生裂缝的土工建筑物逐渐增多，在研宄这些裂缝的产生原因和裂缝处理方案的设计中，对土的抗拉特性的正确测量显得更为重要。因此认识和测量土体三轴拉伸强度特性和蠕变特性具有十分重要的意义。
[0003]用于土体抗拉强度测试的装置有直接拉伸仪和间接拉伸仪两种，根据原理的不同直接拉伸仪分为单轴拉伸仪和三轴拉伸仪。直接拉伸仪的操作简单，但需用专门的方法固定试件，如机械夹具法、高分子材料粘结法、冷冻法等，试验中容易产生偏心作用力和靠近试件两端的应力集中现象。同时试样不易安装，试验过程人为因素影响较大。间接拉伸试验装置包括土梁弯曲拉伸仪、径向和轴向压裂仪。间接拉伸仪中试样的应力没有直接拉伸试验中试样的应力明确。但其优点是试验过程比较简便，给出的抗拉强度也比较可靠；缺点是应力-应变曲线的精度比较低。
[0004]在许多岩土工程中，土体受荷过程中会发生开裂，这些裂缝是由土体的拉伸破坏引起的。因此，土体的长期拉伸蠕变与剪切蠕变强度对土工建筑物及边坡稳定性影响很大。
[0005]目前关于土体的蠕变试验主要分为微观和宏观等两大研宄课题，其中微观蠕变试验的研宄是借助于光学显微镜或电子扫描显微镜来观察土体的微细观结构，用微细观机理来解释土体的蠕变特性，但目前只能做到定性说明，定量描述还有一定的难度。
[0006]宏观蠕变试验分为现场蠕变试验和室内蠕变试验，是借助于试验仪器，通过一系列的试验步骤，研宄土体的应力-应变-时间的关系，得到土体的蠕变力学特性。
[0007]现场蠕变试验是对现场岩土介质材料测试蠕变，如边坡的位移等，现场蠕变试验结果能较好地反映岩土材料的结构性、裂隙等特征的影响，进行现场蠕变试验的仪器主要有承压板仪、大直剪仪、收敛仪、站孔多点位移计、测斜仪、扰度计等。现场蠕变试验虽然具有仪器简单的特点，但其现场测试费用大、耗时长、受外界干扰也大，尤其无法主动控制土体的应力状态、应力路径和测试的边界条件，使得现场测试结果受到影响。
[0008]室内蠕变试验是在试验室内蠕变仪上对岩土试样进行相应的蠕变力学特性测试。室内蠕变试验可以控制应力、应变、排水等条件，而现场蠕变试验则很难控制这些条件，因而只有室内蠕变试验才能对土体进行复杂特性的研宄。室内试验能够严格控制试验应力、应变、排水等条件、可重复性好、不受外界干扰、耗资相对较少等优点，故受到广大研宄者的重视。现有这些蠕变设备存在着仪器功能单一、试验应力路径过于简单、人工分级加载、试验测试读数方式不规范等一系列问题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是针对现有土体三轴拉伸设备存在的仪器功能单一、量程有限、试验操作过于复杂等问题，并且为了克服以往试验中人工分级加载控制和人工读数测量等人为因素对试验结果影响较大的缺陷，提供一种计算机控制的全自动一种土体三轴拉伸试验仪。
[0010]本发明的技术方案是:一种土体三轴拉伸试验仪，包括操作柜，所述操作柜上部设有操作平台，操作平台上竖直固定有多个三轴抗拉试验机立柱，三轴抗拉试验机立柱的顶端固定有顶板，操作平台与顶板之间固定有4个绕操作平台中心沿周向均匀分布的水平加载设施固定架；所述水平加载设施固定架、操作平台以及顶板的中部均设有通孔，各通孔处均设有电驱动的拉伸装置；水平加载设施固定架、操作平台以及顶板所围成的空间中设有试样三轴拉伸链接装置，该试样三轴拉伸链接装置设有8个与立方体试样的每个面相粘接的试样拖力板，每个试样拖力板与一个通孔相对，各个试样拖力板分别通过测力计与加载轴相连接，加载轴穿过通孔与拉伸装置相联接；每个通孔与试样拖力板相邻一侧处还设有检测与该通孔相对的试样拖力板移动的光电位移传感器；所述光电移传感器、测力计以及拉伸装置分别与连接计算机的信号转换器相连接。
[0011]上述拉伸装置具体为一端固定于通孔上并与通孔相通的加载轴套筒，且该加载轴套筒上固定有带手轮的加载电机，该加载电机分别与穿过加载轴套筒的加载轴通过齿轮联接，所述加载电机与信号转换器电连接。
[0012]上述测力计为S型测力计。
[0013]上述操作柜的底部四个角处各设有一个带自锁功能的轮子。
[0014]上述试样三轴拉伸链接装置的具体结构是由四个试样保护架一、四个试样保护架二以及四个试样保护架三作为棱固定在一起组成其内部放置立方体试样的试样保护立方架体，所述立方体试样的各个面分别通过AB胶与一个试样拖力板相粘接，所述试样保护立方架体的八个角上还固定有试样保护架角；所述试样拖力板通过测力计与加载轴的具体连接方式是:试样拖力板的中心设有施力板浅螺孔，施力板浅螺孔螺纹连接有施力板活动接头，施力板活动接头通过轴承与传力杆连接，其中轴承的外壁与施力板活动接头的端头所设的凹槽内壁固定连接，轴承的内壁与传力杆的端头固定连接；所述传力杆通过S型测力计与加载轴连接。
[0015]上述信号转换器固定于操作柜上。
[0016]本发明的有益效果:本发明可以用于测定立方体土样处于在三轴拉伸条件下的强度特性以及蠕变特性。对于土体试样处于三轴拉伸条件下的强度特性和蠕变特性的测定，提供了一种可行的试验仪器，并且试验准确率和成功率较高，具有较大的实用性；通过电动控制加载速率，数显传感器和数显仪表采集试验数据，具有结构简单、操作方便、控制稳定、数据可靠、安全经济等特点，从而形成了一定规模的、控制性能稳定的、操作规范的、测量方便的、适用于土体试样处于三轴拉伸条件下的强度特性和蠕变特性测定的、定型的试验装置的正式产品。
[0017]本发明的优点具体体现如下:
(I)本发明采用多个可控制的电机驱动，实现了控制性能稳定的、操作规范的技术措施。本发明在解决了以往试验设备采用手动控制同时，实现了电动机控制与信号自动化调节指示功能，可以通过可控制的电机施加拉力，在进行试验时可以有效地减小由于人为因素导致而产生的试验数据误差，使本发明的性能与操作都优于以往功能单一的相关试验设备。
[0018](2)本发明采用电机加载和数据采集系统，实现了测量数据自动采集，使得数据采集方便且可靠，并且可以反馈调节加载力度大小与速率。本发明所涉及的