粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置，包括上下兩個夾持裝置，上部夾持裝置和下部夾持裝置相對布置，所述上部夾持裝置和下部夾持裝置的結構相同，均由凹形底座、方形墊片、帶有圓弧凹陷的夾片和緊固螺絲組成，用于固定兩個顆粒并承受加載平臺的荷載，實現了兩個顆粒的法向接觸和切向接觸試驗。通過匹配不同厚度的墊片、夾片和緊固螺絲，可用于測試相同或不同直徑的兩個顆粒的法向和切向接觸力學參數。
【專利說明】粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置。
【背景技術】
[0002]在土石壩、公路等工程中常常會遇到粗粒土，這類土是離散性非常強大顆粒材料，進行數值分析時，基于連續介質力學的有限元法具有很大的缺陷，而離散元法則更適合。離散單元法的關鍵之一是顆粒之間的接觸力學，即接觸本構關系，但是由于試驗手段的限制，現有的接觸本構關系多是經由理論分析得出的，包含了諸多簡化，并不能反映實際情況。通過試驗來建立顆粒接觸力學模型，可以進行更接近實際工程的離散元數值模擬，為工程設計提供理論指導。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置。
[0004]本實用新型提出的粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置，包括上部夾持裝置和下部夾持裝置，上部夾持裝置和下部夾持裝置相對布置，所述上部夾持裝置和下部夾持裝置的結構相同，均由凹形底座、方形墊片、帶有圓弧凹陷的夾片和緊固螺絲組成，其中:凹形底座的側壁分布有夾片緊固螺絲孔，用于帶有圓弧凹陷的夾片緊固，底部分布有墊片緊固螺絲孔；方形墊片上設有墊片緊固螺絲孔；方形墊片通過墊片緊固螺絲固定于凹形底座上方，方形墊片上放置顆粒，所述顆粒的頂部要超出凹形底座最高點至少5mm ;所述緊固螺絲穿過凹形底座的側壁分布的夾片緊固螺絲孔緊固帶有圓弧凹陷的夾片，且緊固螺絲的端部不露出夾片緊固螺絲孔端部。
[0005]本實用新型中，所述方形墊片為圓弧凹陷半徑30mm夾片、圓弧凹陷半徑20mm夾片和圓弧凹陷半徑IOnrni夾片三種。
[0006]本實用新型中，所述試驗測試裝置位于雙向滾排支座之間，施加豎向荷載，待法向荷載穩定后在夾裝置的水平荷載加載面施加水平荷載，可以實現兩個相同直徑或不同直徑顆粒法向和切向接觸力學特性的測定。
[0007]本實用新型的有益效果是:可實現相同直徑或不同直徑的兩個顆粒法向和切向接觸力學參數的測定，操作簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1凹形底座的王視圖、左視圖和俯視圖。
[0009]圖2方形墊片的主視圖和俯視圖。
[0010]圖3三組夾片的示意圖。
[0011]圖4夾持裝置的組裝示意圖。
[0012]圖5加載示意圖。
[0013]圖中標號:1_底座側壁上的夾片緊固螺絲孔；2_底座上的墊片緊固螺絲孔；3_墊片上的墊片緊固螺絲孔；4-圓弧凹陷半徑30mm夾片；5-圓弧凹陷半徑20mm夾片；6-圓弧凹陷半徑IOmm夾片；7_夾片緊固螺絲；8_水平荷載加載面；9_方形墊片；10_墊片緊固螺絲；11_試樣；12-豎向荷載；13-水平荷載；14-滾排支座。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例結合附圖進一步說明本實用新型。
[0015]實施例1:圖1中的凹形底座是夾持裝置的主體，凹形底座的側壁上分布有不同高度的夾片緊固螺絲孔1，用于夾片緊固；底座上設有墊片緊固螺絲孔2。圖2中的方形墊片分布有墊片緊固螺絲孔3，圖3中的三種夾片規格分別為圓弧凹陷半徑30mm夾片4、圓弧凹陷半徑20mm夾片5和圓弧凹陷半徑IOnrni夾片6 ;通過夾片緊固螺絲7固定于凹形底座上，形成完整的夾持裝置，如圖4所示，將上、下相對的兩個夾持裝置安裝到加載平臺完成顆粒接觸試驗，如圖5所示。具體操作步驟如下:
[0016]1.將所使用的顆粒試樣底部處理成平面，根據試樣尺寸選擇墊片厚度(圖2)和夾片(圖3)。
[0017]2.將選擇的墊片通過緊固螺絲10固定于凹形底座，如圖4所示。通過不同厚度墊片的組合，要求試樣的頂部超出凹形底座最高點至少5mm。
[0018]3.將選擇的夾片和試樣11如圖4放置，選擇凹形底座側面不同高度上的夾片緊固螺絲孔I和相應長度的夾片緊固螺絲7。要求螺絲適當加力擰緊后，螺絲尾端頂住夾片，夾片圓弧凹陷接觸顆粒試樣，使顆粒不至于左右和掉落；并且，螺絲頭部不能露出凹形底座上的夾片緊固螺絲孔1，保持水平荷載加載面8為平面。
[0019]4.進行法向接觸試驗時，豎向將下部夾持裝置安裝到雙軸壓縮加載設備，然后放置上部夾持裝置，施加預荷載使兩顆粒充分接觸，然后按照一定的加載速率施加豎向荷載12，測定顆粒接觸的力學性質。
[0020]5.進行切向接觸試驗時，應采用滾排支座14，上、下部夾持裝置安裝到位后施加預荷載使兩顆粒充分接觸，然后施加要求的豎向荷載12，在法向荷載保持穩定后在夾持裝置的加載面8按照一定的加載速率施加水平向荷載13。
[0021]本實用新型可以在雙軸加載設備(如巖石雙軸流變儀)上分別測試不同法向壓力下顆粒接觸點的法向和切向力學特性。
【權利要求】
1.一種粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置，其特征在于包括上部夾持裝置和下部夾持裝置，上部夾持裝置和下部夾持裝置相對布置，所述上部夾持裝置和下部夾持裝置的結構相同，均由凹形底座、方形墊片、帶有圓弧凹陷的夾片和緊固螺絲組成，其中:凹形底座的側壁分布有夾片緊固螺絲孔，用于帶有圓弧凹陷的夾片緊固，底部分布有墊片緊固螺絲孔；方形墊片上設有墊片緊固螺絲孔；方形墊片通過墊片緊固螺絲固定于凹形底座上方，方形墊片上放置顆粒，所述顆粒的頂部要超出凹形底座最高點至少5mm ;所述緊固螺絲穿過凹形底座的側壁分布的夾片緊固螺絲孔緊固帶有圓弧凹陷的夾片，且緊固螺絲的端部不露出夾片緊固螺絲孔端部。
2.根據權利要求1所述一種粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置，其特征在于所述方形墊片為圓弧凹陷半徑30臟夾片、圓弧凹陷半徑20mm夾片和圓弧凹陷半徑IOnrni夾片三種。
3.根據權利要求1所述一種粗粒土顆粒接觸力學特性試驗測試裝置，其特征在于所述試驗測試裝置位于雙向滾排支座之間，施加豎向荷載，待法向荷載穩定后在夾裝置的水平荷載加載面施加水平荷載，實現兩個相同直徑或不同直徑顆粒法向和切向接觸力學特性的測定。
【文檔編號】G01N15/00GK203606255SQ201320804535
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】周健, 王強強, 朱耀民, 賈敏才 申請人:同濟大學