一種加筋土植物墊接觸面強度原位測試裝置與方法與流程
2023-11-05 03:11:12 4
本發明涉及一種加筋土植物墊接觸面強度原位測試裝置與方法，屬於加筋植物土力學特性檢測技術領域。
背景技術：
植物根系對土體強度的加強作用包括錨固作用和淺層加筋作用，而在邊坡植物根系內加入加筋墊以形成加筋土植物墊可以產生比原位土體更高的強度，加筋土植物墊對保持邊坡穩定及防治水土流失現象的發生，維護生態系統的平衡，具有重要的作用和良好的前景，因此在研究加筋植物土物理力學性質這一新領域時，亟待一種直接有效、可行可靠的測量植物加筋土準確強度值的方法。
加筋土植物墊接觸面強度是衡量植物加筋土對邊坡加固作用的一個重要的參數，獲得接觸面強度，可為加筋土植物墊的穩定分析提供了基礎數據，同時也為加筋土植物墊的設計提供了參考依據。但是，與單一土工材料加筋土或者單一植物草皮相比，加筋植物土根系的空間分布更為複雜，且土體表面的整體性、抗撕裂性和整體抗衝刷性也尤為重要，因此直接對加筋植物土取樣進行試驗測量，勢必會破壞植物根系-土工墊-土體三者之間的相互作用，改變加筋土植物墊與土體接觸面的原狀特徵。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了。
為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案是：
一種加筋土植物墊接觸面強度原位測試裝置，包括剪切盒、蓋板、荷載測量裝置和牽引裝置；所述蓋板設置在剪切盒上盒內，所述蓋板上壓有荷載物，所述剪切盒上盒的一個側面依次連接荷載測量裝置和牽引裝置，與連接荷載測量裝置相對的另一個側面上設置有位移測量裝置。
所述蓋板與剪切盒上盒空腔橫截面一致。
所述剪切盒上盒空腔橫截面與剪切盒下盒空腔橫截面一致。
所述牽引裝置的底部設置有調節裝置，所述調節裝置可調節牽引裝置牽引力的方向。
一種加筋土植物墊接觸面強度原位測試裝置的測試方法，包括以下步驟，
步驟1，將剪切盒下盒壓入土體內，使剪切盒上盒與剪切盒下盒之間的剪切面和加筋土植物墊與土體之間的接觸面齊平；
步驟2，將蓋板放入剪切盒上盒內，並在蓋板中心處壓上荷載物；
步驟3，在剪切盒上盒的一個側面依次連接荷載測量裝置和牽引裝置，與連接荷載測量裝置相對的另一個側面上設置位移測量裝置；
步驟4，啟動牽引裝置，使牽引裝置產生的牽引力作用在剪切盒上盒側面的中心處並通過剪切面的中心，使剪切盒上盒移動；
步驟5，記錄荷載測量裝置的數值，其測出的峰值即為總剪力值；記錄位移測量裝置的值，根據剪切盒尺寸和位移值計算剪切面積；
步驟6，根據總剪力值和剪切面積計算出抗剪強度值。
本發明所達到的有益效果：本發明克服了現有設備與方法無法直接測量加筋土植物墊與土體接觸強度的問題，可實現在現場原位進行加筋土植物墊與土體接觸面抗剪強度試驗，獲得接觸面強度，為加筋土植物墊的穩定分析提供了基礎數據，同時也為加筋土植物墊的設計提供了參考依據；試驗中不需要對加筋土植物墊進行取樣，不破壞植物根系-土工墊-土體三者之間的相互作用，保留了加筋土植物墊與土體接觸面的原狀特徵，操作簡單、質量可控、可重複性強。
附圖說明
圖1為本發明裝置的結構示意圖。
圖2為本發明裝置的俯視圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
如圖1和2所示，一種加筋土植物墊接觸面強度原位測試裝置，包括剪切盒、蓋板12、荷載測量裝置10、位移測量裝置9和牽引裝置5；蓋板12設置在剪切盒上盒2內，所述蓋板12上壓有荷載物11，剪切盒上盒2的一個側面依次連接荷載測量裝置10和牽引裝置5，與連接荷載測量裝置10相對的另一個側面上設置位移測量裝置9，牽引裝置5的底部設置有調節裝置6，調節裝置6可調節牽引裝置5牽引力的方向。
剪切盒的材質為銅質或硬質不鏽鋼，剪切盒上盒2空腔橫截面與剪切盒下盒3空腔橫截面一致，內部空腔均為柱形，橫截面可為矩形、圓形或其他合適的形狀，剪切盒上盒2的高度不小於5cm，剪切盒下盒3的高度不小於10cm。
蓋板12的材質為為銅質或硬質不鏽鋼，蓋板12與剪切盒上盒2空腔橫截面一致，厚度不小於1cm。
荷載物11可採用砝碼，普通圓形砝碼即可，便於直接讀取重量，砝碼和蓋板12的總重量根據實際工況所需的垂直荷載選定，只需控制垂直荷載為30kPa～500kPa。
荷載測量裝置10採用電阻式壓力傳感器，精度根據工程需要選定；位移測量裝置9採用位移計，通常採用百分表，剪切盒上盒2側面的每個角(一般為四個角)各安裝一個，以檢測剪切盒上盒2是否有平行推移，同時記錄所有位移計的數值，以其平均值作為剪切位移值，其精度和量程根據工程需要選定。
牽引裝置5採用加載電機，該加載電機採用低速電機，控制其最大轉速不超過12r/min，加載電機通過齒輪比轉換以調節加載速率。加載電機在使用時需要連接一個反力架8，反力架8與剪切盒的距離大於40cm，以減少反力架8對原位土體強度的影響；反力架8通常可選用角鋼或者槽鋼作為作用力杆，其入土深度不小於10cm，以保證反力架8本身穩固不搖動。
牽引裝置5的底部的調節裝置6包括墊塊4和銷釘7，牽引裝置5設置在墊塊4上，通過銷釘7調節墊塊4頂面的角度，使牽引裝置5產生的牽引力作用在剪切盒上盒2側面的中心處並通過剪切面的中心，牽引力與剪切面夾角不大於10度。
上述裝置的測試方法，包括以下步驟：
步驟1，將剪切盒下盒3壓入土體內，使剪切盒上盒2與剪切盒下盒3之間的剪切面和加筋土植物墊1與土體之間的接觸面齊平。
具體可採用如下方法：
在在所需測量的坡面土體處，按照剪切盒在坡面上畫出待測量的位置與形狀；
在畫好的待測量位置處，用刮土刀向下挖除旁邊的土體，並修剪成待剪切的柱體；
剪切盒下盒3按入所需測量的柱體，使剪切盒上盒2與剪切盒下盒3之間的剪切面和加筋土植物墊1與土體之間的接觸面齊平，並保證剪切盒下盒3內充滿土體無空隙。
步驟2，將蓋板12放入剪切盒上盒2內，並在蓋板12中心處壓上荷載物11。
步驟3，在剪切盒上盒2的一個側面依次連接荷載測量裝置10和牽引裝置5；與連接荷載測量裝置10相對的另一個側面上設置位移測量裝置9。
步驟4，啟動牽引裝置5，使牽引裝置5產生的牽引力作用在剪切盒上盒2側面的中心處並通過剪切面的中心，使剪切盒上盒2移動。
步驟5，記錄荷載測量裝置10的數值，其測出的峰值即為總剪力值；記錄位移測量裝置9的值，根據剪切盒尺寸和位移值計算剪切面積。
步驟6，根據總剪力值和剪切面積計算出抗剪強度值。
具體計算公式如下：
其中，τ為抗剪強度；P為總剪力值；S為剪切面積。
本發明克服了現有設備與方法無法直接測量加筋土植物墊1與土體接觸強度的問題，可實現在現場原位進行加筋土植物墊與土體接觸面抗剪強度試驗，獲得接觸面強度，為加筋土植物墊1的穩定分析提供了基礎數據，同時也為加筋土植物墊1的設計提供了參考依據；試驗中不需要對加筋土植物墊1進行取樣，不破壞植物根系-土工墊-土體三者之間的相互作用，保留了加筋土植物墊1與土體接觸面的原狀特徵，操作簡單、質量可控、可重複性強。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。