本實(shí)用新型涉及上拔結(jié)構(gòu)物受到的粘附力試驗(yàn)研究裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能消除真空吸力影響的粘附力測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

土與結(jié)構(gòu)物間粘附力是一個(gè)受多元因素(如土的類型、含水率、接觸材料特性、拉拔速率及外部荷載等)影響的復(fù)雜系統(tǒng)。目前普遍認(rèn)為吸附力主要由三部分組成，即拉拔過程中發(fā)展的負(fù)孔壓、土與結(jié)構(gòu)物間的粘附力以及結(jié)構(gòu)物與土體間的側(cè)摩阻力。工程建設(shè)中，結(jié)構(gòu)物抗拔能力的評(píng)價(jià)是工程成敗的關(guān)鍵；然而對(duì)于吸附力的大小，實(shí)際工程中很難確定，對(duì)于起到提供結(jié)構(gòu)物安全保障作用的吸附力而言，研究人員出于安全的考慮，忽略其對(duì)抗拔結(jié)構(gòu)物承載力的影響，這就導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)物的抗拔承載能力被低估，使打撈工程中的吊裝設(shè)備無法滿足要求。

飽和粘土地基結(jié)構(gòu)物起浮或上拔過程中，基礎(chǔ)處于卸荷狀態(tài)，由有效應(yīng)力原理可知，基底部位土體會(huì)產(chǎn)生負(fù)孔隙水壓力阻止基礎(chǔ)向上運(yùn)動(dòng)；由于負(fù)孔壓的作用，基底下部及周圍土體中水會(huì)向基底處流動(dòng)，隨著基礎(chǔ)的向上運(yùn)動(dòng)，負(fù)孔壓亦逐漸消失；考慮土體粘附力問題時(shí)，達(dá)到粘附強(qiáng)度時(shí)所對(duì)應(yīng)的土體位移直接決定了負(fù)孔壓大小的發(fā)展程度，進(jìn)而決定整體吸附力的大小。

為了探索土體與結(jié)構(gòu)物之間的粘附機(jī)理以及粘附力隨其影響因素的變化規(guī)律，前人研究并設(shè)計(jì)了多種試驗(yàn)儀器設(shè)備。起初試驗(yàn)儀器比較簡(jiǎn)陋，試驗(yàn)結(jié)果精度也相對(duì)較低。隨著試驗(yàn)研究技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展以及試驗(yàn)理論日趨完善，試驗(yàn)設(shè)備也朝著自動(dòng)化發(fā)展，試驗(yàn)精度也有了大幅度提高，試驗(yàn)方法的研究及儀器設(shè)備的改進(jìn)對(duì)充分認(rèn)識(shí)并利用粘附力起了很大的推動(dòng)作用。任露泉等實(shí)用新型了土壤粘附力測(cè)量?jī)x，該儀器主要由加載裝置、測(cè)力部件(傳感器)和測(cè)盤組成，將整體測(cè)盤改成為組合測(cè)盤，組合測(cè)盤的作用就是使內(nèi)盤不粘土。但是上述儀器在試驗(yàn)過程中測(cè)盤底部土體會(huì)隨測(cè)盤的拉拔而產(chǎn)生拉應(yīng)變，從而將產(chǎn)生一定的負(fù)的超孔隙水壓力。由于該測(cè)盤的底部孔隙水壓力無法及時(shí)消散，土中的孔隙水壓力會(huì)累計(jì)，測(cè)得的粘附力中將包含超孔隙水壓力，從而無法得到準(zhǔn)確的粘附力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供一種能消除真空吸力影響的粘附力測(cè)量試驗(yàn)裝置，使用過程中可以有效平穩(wěn)地施加上拔荷載、并通過控制土樣表面與大氣相通條件，排 除真空吸力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的一種能消除真空吸力影響的粘附力測(cè)量試驗(yàn)裝置，包括加載單元和測(cè)量單元；所述加載單元包括三相異步電動(dòng)機(jī)、三軸剪力儀，模型槽、組合式測(cè)盤、固定架和配重砝碼，所述三軸剪力儀上設(shè)有兩條支撐桿，兩條支撐桿的頂端設(shè)有橫梁，所述模型槽固定在所述三軸剪力儀上，所述固定架固定在所述模型槽上；所述測(cè)量單元包括拉壓力傳感器和位移傳感器，所述位移傳感器設(shè)置在所述組合式測(cè)盤上；所述拉力傳感器的上拉桿與所述三軸剪力儀的橫梁固定，所述拉力傳感器的下拉桿與所述組合式測(cè)盤之間為可拆卸連接，所述配重砝碼放置在所述組合式測(cè)盤上；所述組合式測(cè)盤包括外盤和圓臺(tái)狀的內(nèi)盤，所述外盤設(shè)有倒錐形中心孔，所述圓臺(tái)狀的內(nèi)盤裝配在所述倒錐形中心孔中，所述內(nèi)盤上設(shè)有多個(gè)上下貫通的螺紋通孔，每個(gè)螺紋通孔均配備有一個(gè)可拆卸的堵頭。

進(jìn)一步講，所述內(nèi)盤的上表面設(shè)有螺紋孔，所述拉力傳感器下拉桿的端部設(shè)有外螺紋，所述拉力傳感器下拉桿與所述內(nèi)盤之間為螺紋連接。所述螺紋通孔與所述內(nèi)盤的軸向平行。所述堵頭采用螺桿結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)本實(shí)用新型采用與三軸剪力儀配套的三相異步電動(dòng)機(jī)下降模型槽的方式進(jìn)行拉拔，不但能根據(jù)試驗(yàn)的要求控制升降速率，而且能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的拉拔。

(2)在組合式測(cè)盤的內(nèi)盤上設(shè)有四個(gè)上下貫通的螺紋通孔，并為每個(gè)螺紋通孔配備有一個(gè)螺桿結(jié)構(gòu)的堵頭，在試驗(yàn)中開通不同數(shù)量的通孔(將對(duì)應(yīng)螺紋通孔中的堵頭擰下即可)，以此控制土樣表面與大氣相通條件，使得泥面(即土體8的上表面)在組合式測(cè)盤拉拔過程中保持超孔隙水壓力為零，從而確保測(cè)試儀器測(cè)得的拉拔荷載中不包含超孔隙水壓力的作用，同時(shí)還可確保消除了超孔隙水壓力對(duì)粘附力的影響。由于內(nèi)盤盤底與土樣接觸，不存在內(nèi)盤與土樣間側(cè)摩阻力，在沒有真空吸力情況下，試驗(yàn)所測(cè)得的拉力F可表示為：F＝W_S+C_aA，式中：W_s為組合式測(cè)盤及預(yù)壓的配重砝碼的重量；A為內(nèi)盤底面積；C_a為粘附強(qiáng)度，其大小為單位面積上所測(cè)得拉力與組合式測(cè)盤及預(yù)壓的配重砝碼的重量之差。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種用于測(cè)量粘附力試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中所示的組合式測(cè)盤的俯視圖；

圖3是圖2所示的組合式測(cè)盤的主視剖視圖；

圖4是圖3中所示的外盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖3中所示的內(nèi)盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-拉力傳感器，2-砝碼，3-模型槽，4-位移傳感器，5-固定架，6-組合式測(cè)盤，61-外盤，62-內(nèi)盤，63-螺紋通孔，64-中心盲孔，65-錐孔，66-堵頭，7-三軸剪力儀，8-土體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提出的一種能消除真空吸力影響的粘附力測(cè)量試驗(yàn)裝置，包括加載單元和測(cè)量單元。

如圖1所示，所述加載單元包括三相異步電動(dòng)機(jī)、三軸剪力儀7，模型槽3、組合式測(cè)盤6、固定架5和配重砝碼2，所述三軸剪力儀7上設(shè)有兩條支撐桿，兩條支撐桿的頂端設(shè)有橫梁，所述固定架5固定在所述三軸剪力儀7上，所述模型槽3固定在所述固定架5上。所述測(cè)量單元包括拉壓力傳感器1和位移傳感器4。所述位移傳感器4設(shè)置在所述組合式測(cè)盤6上；所述拉力傳感器1的上拉桿與所述三軸剪力儀的橫梁固定，所述拉力傳感器的下拉桿與所述組合式測(cè)盤6之間為可拆卸連接，本實(shí)施例中，所述內(nèi)盤62的上表面設(shè)有螺紋孔64，所述拉力傳感器下拉桿的端部設(shè)有外螺紋，所述拉力傳感器下拉桿與所述內(nèi)盤62之間為螺紋連接，所述配重砝碼2放置在所述組合式測(cè)盤6上；如圖2和圖3所示，所述組合式測(cè)盤6包括外盤61和圓臺(tái)狀的內(nèi)盤62，所述外盤61設(shè)有倒錐形中心孔65(如圖4)，所述圓臺(tái)狀的內(nèi)盤62裝配在所述倒錐形中心孔65中(如圖3所示)，所述內(nèi)盤62上設(shè)有多個(gè)上下貫通的螺紋通孔63，根據(jù)土樣8實(shí)際情況選擇開通內(nèi)盤62上的螺紋通孔63的個(gè)數(shù)，其余螺紋通孔63則用堵頭66堵住。試驗(yàn)時(shí)，通過開通一個(gè)或多個(gè)通孔使得組合式測(cè)盤6基底土面與外界大氣相通，使得孔隙水壓力即時(shí)消散，并消除真空吸力的影響。本實(shí)施例中，所述螺紋通孔63與所述內(nèi)盤62的軸向平行(如圖3和圖5所示)。每個(gè)螺紋通孔63均配備有一個(gè)可拆卸的堵頭66，本實(shí)施例中，所述堵頭66采用螺桿結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。

試驗(yàn)在模型槽3中進(jìn)行，而模型槽3放置在三軸剪力儀7上，模型槽3的尺寸既要滿足試驗(yàn)要求且不宜過大，推薦直徑為35cm。組合式測(cè)盤6中的外盤61高度推薦為1.5cm，直徑為11cm，內(nèi)盤62與外盤61高度一致，內(nèi)盤62底部直徑為5.5cm，頂部直徑為8cm。內(nèi)盤62上的上下貫通的螺紋通孔63的個(gè)數(shù)推薦為4個(gè)，螺紋通孔的直徑推薦為5mm。

試驗(yàn)開始前，根據(jù)試驗(yàn)要求將土樣調(diào)成含水率符合要求的土膏，置于密閉容器內(nèi)儲(chǔ)存24h左右；然后將調(diào)制好的試樣裝入模型槽3內(nèi)，并攪拌均勻防止土體8內(nèi)部產(chǎn)生氣泡， 隨后用刮土刀將土樣表面抹平。安裝組合式測(cè)盤6時(shí)，將內(nèi)外盤同時(shí)放置在土樣表面并保持內(nèi)盤62和外盤61的上下表面齊平，在土體8表面鋪設(shè)聚乙烯塑料薄膜以防止土樣含水率損失，并在組合式測(cè)盤6上施加500g的配重砝碼2，以使每次試驗(yàn)過程中組合式測(cè)盤6入土下陷的深度保持一致(約1.5mm)，最后為了穩(wěn)定組合式測(cè)盤的外盤61，用螺絲將固定架5與模型槽3外邊緣連接，并旋轉(zhuǎn)固定架5中固定螺栓使其與組合式測(cè)盤的外盤61正好接觸，可防止施加荷載時(shí)外盤61晃動(dòng)并減小卸荷時(shí)土體8回彈對(duì)試驗(yàn)帶來的影響。將裝配好試樣的模型槽3放置到三軸剪力儀7的平臺(tái)上，放置24h左右，使土樣充分固結(jié)。加載前在組合式測(cè)盤6的表面安裝位移傳感器4，并將拉力傳感器1與組合式測(cè)盤6相連。啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，按照計(jì)劃速度選擇正確檔位開始拉拔，同時(shí)采集拉力、位移等數(shù)據(jù)，直至內(nèi)盤62和土體8分離。已完成的試驗(yàn)中，試驗(yàn)所用粘土8的液限在23％左右、塑限在41％左右、含水率在23％～57％范圍內(nèi)，并且內(nèi)盤62上的螺紋通孔63開通2個(gè)的情況下，可得到典型的試驗(yàn)結(jié)果。

盡管上面結(jié)合圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。