一種土工合成材料各向異性拉伸試驗系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于土工合成材料力學性能試驗測試領域，涉及一種土工合成材料各向異 性拉伸試驗系統及方法，尤其涉及一種黃土溝壑區加筋土技術的土工合成材料各向異性拉 伸試驗系統及其實施方法。
【背景技術】
[0002] 土工合成材料是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成 各種類型的產品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用。主要 包括土工織物、土工格柵，土工膜、土工特種材料和土工復合材料，玻纖網，土工墊等類型。
[0003] 目前，《土工合成材料測試規程》(SL 235-2012)和《公路工程土工合成材料試驗規 程》（JTG E50-2006)均提到了土工合成材料拉伸試驗。但是，目前土工合成材料拉伸試驗 過程中仍存在諸多問題：（1) 土工合成材料取樣時，樣品直剪試驗方向隨意性大，試驗得到 的力學性能不一定具有代表性；（2) 土工合成材料取樣時，目前僅規定了土工合成材料取 樣范圍和取樣尺寸，而所取各樣品間可能存在不一致性；(3) 土工合成材料拉伸試驗時，一 般僅做一個（或兩個）方向的試驗，無法考慮土工合成材料的各向異性，拉伸試驗所得出的 土工合成材料力學性能指標不能真實的反映出工程實際中土工合成材料的實際力學性能。
[0004] 綜上所述，由于現行土工合成材料拉伸試驗過程中存在諸如取樣、試驗方法等問 題，其試驗得到的土工合成材料力學性能指標不能真實的反映出工程實際中土工合成材料 的實際力學性能。事實上，試驗得到的土工合成材料力學性能指標往往要優于工程實際中 土工合成材料的實際力學性能，采用現行土工合成材料直剪拉伸試驗得到的土工合成材料 力學性能指標進行工程設計時，其安全性能存在較大隱患，嚴重威脅著工程質量和人民生 命財產安全。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于解決現有技術中試驗得到的土工合成材料力學性能指標無法 真實反映工程實際的技術問題，進而提供了一種充分考慮了土工合成材料力學性能的各向 異性、有效避免了現行規范中試驗測試值與土工合成材料實際受力特性嚴重不符以及測試 過程精確可控的土工合成材料各向異性拉伸試驗系統及方法。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0007] -種土工合成材料各向異性拉伸試驗系統，其特征在于：所述土工合成材料各向 異性拉伸試驗系統包括試驗臺架、導軌、刻度盤、試樣托架、試驗框架梁、液壓加載裝置、固 定端、移動端、夾具、位移傳感器以及信號采集控制裝置；所述試驗臺架的上表面設置有圓 形的刻度盤、導軌以及試樣托架；所述導軌與刻度盤同心設置；待進行拉伸試驗的土工合 成材料試樣的橫截面呈圓形并置于試樣托架上；所述試驗框架梁設置在導軌上并在導軌上 自如滑動；所述固定端、液壓加載裝置以及位移傳感器分別固定設置在試驗框架梁上；所 述液壓加載裝置與位移傳感器相連；所述液壓加載裝置與移動端固定相連并帶動移動端移 動；所述固定端的端部以及移動端的端部分別設置有用于夾持待進行拉伸試驗的土工合成 材料試樣的夾具；所述固定端、待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣以及移動端在工作時 處于同一水平高度；所述信號采集控制裝置分別與試樣托架、液壓加載裝置以及位移傳感 器相連，用于控制試樣托架升降、液壓加載裝置加載和采集位移傳感器數據。
[0008] 作為優選，本發明所采用的導軌上設置有限位凹槽以及置于限位凹槽中的滑動滾 珠；所述試驗框架梁通過滑動滾珠與導軌連接并在導軌上自如滑動。
[0009] 作為優選，本發明所采用的夾具夾持待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣的寬 度不小于200mm ;兩夾具之間夾持待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣的夾持長度不小于 IOOmm0
[0010] 作為優選，本發明所采用的液壓加載裝置的拉伸速率在0. 05mm/min至50mm/min 之間。
[0011] 作為優選，本發明所采用的試樣托架是可升降型試樣托架。
[0012] 一種基于如前所述的土工合成材料各向異性拉伸試驗系統對土工合成材料進行 各向異性拉伸試驗的實施方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
[0013] 1)裁取待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣，所述待進行拉伸試驗的土工合成 材料試樣的橫截面呈圓形，所述待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣的直徑是220mm至 24Ctam之間；
[0014] 2)將待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣放置于試樣托架上，標記待進行拉伸試 驗的土工合成材料試樣的放置方向；
[0015] 3)通過信號采集控制裝置控制試樣托架上升至與夾具同一水平高度，將試驗框架 梁上夾具中線方向調整至刻度盤標記0°處；
[0016] 4)將待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣在夾具中對中夾持，夾具夾持待進行拉 伸試驗的土工合成材料試樣的寬度不小于200mm ;夾具夾持待進行拉伸試驗的土工合成材 料試樣的夾持長度不小于IOOmm ;
[0017] 5)開動液壓加載裝置，對已夾持好的待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣進行 預拉伸，通過信號采集控制裝置控制位移傳感器和液壓加載裝置，使待進行拉伸試驗的土 工合成材料試樣的伸長量至夾具夾持待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣的夾持長度的 0. 5%，通過信號采集控制裝置記錄液壓加載裝置負荷；
[0018] 6)停止加載，將位移傳感器調零；
[0019] 7)重新開啟液壓加載裝置連續加荷直至待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣斷 裂，停機并恢復至初始位置；通過信號采集控制裝置記錄液壓加載裝置最大負荷，精確不低 于I. 0N，記錄位移傳感器最大負荷下的伸長量，精確不低于0.1 mm ;
[0020] 8)使用下式計算土工合成材料試樣的拉伸強度：
[0021] Cif=FfC
[0022] 其中：
[0023] a f為土工合成材料試樣拉伸強度；
[0024] Ff為土工合成材料試樣最大負荷；
[0025] 對于非織造品、高密度織物或其他類似的土工合成材料試樣：
[0026] C = 1/B
[0027] 其中：
[0028] B為夾具夾持待進行拉伸試驗的土工合成材料試樣的寬度；
[0029] 對于稀松機織土工織物、土工格柵或其他類似的松散結構土工合成材料試樣：
[0030] C = NnZNs
[0031] 其中：
[0032] Nm為土工合成材料試樣Im寬度內的拉伸單元數；
[0033] Ns為土工合成材料試樣內的拉伸單元數；
[0034] 9)使用下式計算土工合成材料試樣最大負荷下的伸長率：
【主權項】
1. 一種土工合成材料各向異性拉伸試驗系統，其特征在于：所述土工合成材料各向異 性拉伸試驗系統包括試驗臺架（10)、導軌（8)、刻度盤（9)、試樣托架(6)、試驗框架梁（5)、 液壓加載裝置（4)、固定端