1.一種非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:包括溫濕度控制系統(tǒng)、土樣拉伸系統(tǒng)、應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī);
所述溫濕度控制系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、干濕空氣流量控制機(jī)構(gòu)、空氣干燥機(jī)構(gòu)、空氣加濕機(jī)構(gòu)、干濕空氣混合器、恒溫恒濕倉(cāng),所述空氣壓縮機(jī)與干濕空氣流量控制機(jī)構(gòu)連接,所述干濕空氣流量控制機(jī)構(gòu)分別與空氣干燥機(jī)構(gòu)、空氣加濕機(jī)構(gòu)連接,所述空氣干燥機(jī)構(gòu)、空氣加濕機(jī)構(gòu)與干濕空氣混合器連接,所述干濕空氣混合器與恒溫恒濕倉(cāng)連接;所述恒溫恒濕倉(cāng)上設(shè)有控溫模塊,恒溫恒濕倉(cāng)內(nèi)設(shè)有溫濕度傳感器、水分傳感器;
所述土樣拉伸系統(tǒng)包括土樣拉伸盒、絲杠滑臺(tái)、第一連桿機(jī)構(gòu)、第二連桿機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī);所述土樣拉伸盒置于恒溫恒濕倉(cāng)內(nèi),所述土樣拉伸盒包括結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱設(shè)置的第一土樣放置體和第二土樣放置體;所述第一土樣放置體和第二土樣放置體上均設(shè)有放置土樣的內(nèi)凹槽,2個(gè)內(nèi)凹槽相對(duì)設(shè)置;所述內(nèi)凹槽開口的寬度小于內(nèi)凹槽的直徑;第二土樣放置體通過第二連桿機(jī)構(gòu)固定,第一土樣放置體通過第一連桿機(jī)構(gòu)與絲杠滑臺(tái)的滑塊連接,絲杠滑臺(tái)通過變速箱與步進(jìn)電機(jī)連接;
所述應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)控系統(tǒng)包括應(yīng)力傳感器、位移傳感器,所述應(yīng)力傳感器設(shè)置在第二連桿機(jī)構(gòu)上,所述位移傳感器的測(cè)頭與第一土樣放置體接觸;
所述干濕空氣流量控制機(jī)構(gòu)、溫濕度傳感器、控溫模塊、水分傳感器、步進(jìn)電機(jī)、應(yīng)力傳感器、位移傳感器與計(jì)算機(jī)連接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述內(nèi)凹槽為的截面為圓弧形,內(nèi)凹槽的開口的寬度小于圓弧的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述干濕空氣流量控制機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第一氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)、第二氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì);第一步進(jìn)電機(jī)與第一齒輪連接,第一齒輪與第二齒輪嚙合,第二齒輪與第三齒輪嚙合;第一氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的進(jìn)口通過第一連接管與空氣壓縮機(jī)連通,第二氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)通過第二連接管與空氣壓縮機(jī)連通,第一連接管和第二連接管上均設(shè)有調(diào)節(jié)閥門,第一連接管上的調(diào)節(jié)閥門由第二齒輪控制,第二連接管上的調(diào)節(jié)閥門由第三齒輪控制;第一氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)與空氣干燥機(jī)構(gòu)連接,第二氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)與空氣加濕機(jī)構(gòu)連接;第一步進(jìn)電機(jī)與計(jì)算機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述空氣干燥機(jī)構(gòu)包括依次連接的五個(gè)干燥管,每個(gè)干燥管內(nèi)均設(shè)有干燥劑;最前面的干燥管通過第一連接管與干濕空氣流量控制機(jī)構(gòu)連接,第一連接管的出口伸入干燥劑內(nèi),并置于干燥管管底;最后面的干燥管通過第二連接管與干濕空氣混合器連接,第二連接管的進(jìn)口設(shè)在干燥管頂部,并置于干燥劑上;相鄰干燥管通過第三連接管連接,第三連接管的進(jìn)口設(shè)在前一個(gè)干燥管頂部,并置于干燥劑上;第三連接管的出口伸入后一個(gè)干燥劑的干燥劑內(nèi),并置于干燥管管底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述空氣加濕機(jī)構(gòu)包括依次連接的五個(gè)加濕管,加濕管內(nèi)設(shè)有蒸餾水;最前面的加濕管通過第四連接管與干濕空氣流量控制機(jī)構(gòu)連接,第四連接管的出口伸入蒸餾水內(nèi),并置于加濕管管底;最后面的加濕管通過第五連接管與干濕空氣混合器連接,第五連接管的進(jìn)口設(shè)在加濕管頂部,并置于蒸餾水上;相鄰加濕管通過第六連接管連接,第六連接管的進(jìn)口設(shè)在前一個(gè)加濕管頂部,并置于蒸餾水上;第六連接管的出口伸入后一個(gè)設(shè)在后一個(gè)加濕管的蒸餾水內(nèi),并置于干燥管管底;第四連接管的出口處和第六連接管的出口設(shè)有多孔石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述干濕空氣混合器包括兩端封閉的筒體,筒體的下部對(duì)稱設(shè)置有空氣干燥機(jī)構(gòu)、空氣加濕機(jī)構(gòu)的出口;兩個(gè)出口上方設(shè)有風(fēng)扇;筒體的頂部通過第七連接管與恒溫恒濕倉(cāng)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述土樣拉伸盒下設(shè)有滾珠;所述第一土樣放置體和第二土樣放置體的上下兩端均設(shè)有孔,螺桿依次穿過第一土樣放置體和第二土樣放置體后,由螺母固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置,其特征在于:所述土樣拉伸盒還包括分別置于內(nèi)凹槽兩側(cè)的擋板,擋板的形狀與兩個(gè)內(nèi)凹槽對(duì)稱設(shè)置時(shí)的形狀相同。
9.一種采用權(quán)利要求1-8任一所述的非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試裝置進(jìn)行非飽和土抗拉強(qiáng)度測(cè)試的方法,其特征在于包括以下步驟:
1)、土體試件制備;
2)、將土體試件置于土樣拉伸盒內(nèi);
3)、使土體試件達(dá)到設(shè)定溫濕度狀態(tài)下的吸力平衡狀態(tài);
4)、等吸力拉伸土體試件,直至土體試件受拉斷裂;實(shí)時(shí)記錄應(yīng)力傳感器、位移傳感器數(shù)據(jù);
5)、根據(jù)記錄的應(yīng)力傳感器、位移傳感器數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線;試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的最大拉應(yīng)力值即為土體試件的抗拉強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于:步驟1)中,土體試件通過土樣拉伸盒的內(nèi)凹槽、螺栓、擋板制得。