土工平面應(yīng)變試驗儀研制.pdf

1、為了保證建筑和工程設(shè)施的安全和正常使用，經(jīng)濟合理地進行土木工程設(shè)計，必須研究土的力學性狀及其與建筑物相互作用的力學過程。土工試驗的目的就是測試土的物理性質(zhì)指標和力學性能指標，為工程設(shè)計及數(shù)值計算提供合理的土的力學參數(shù)，進而對工程問題進行研究分析及預(yù)測。平面應(yīng)變試驗則是土工試驗的一種，它是用來模擬工程實踐中的土處于平面應(yīng)變受力狀態(tài)的試驗。此外，平面應(yīng)變試驗更容易進行土的局部化變形、剪切帶生成機理等問題的研究，為更全面的研究土的力學性質(zhì)提供

2、有效的工具。 研究表明，土的變形是孔隙應(yīng)變和土顆粒的滑移、破碎等形式共同作用的效果。如果能從試驗中獲得土顆?；啤⑵扑榈淖兓?guī)律，那么就可以借助于孔隙介質(zhì)力學的方法來分析主體的應(yīng)力應(yīng)變特性，這與目前土力學研究中所應(yīng)用的連續(xù)介質(zhì)力學理論是有明顯區(qū)別的，且更為合理。 本課題所設(shè)計的平面應(yīng)變儀的主要目的是建立一個試驗的平臺，依托于數(shù)字圖像測量技術(shù)，在平面應(yīng)變條件下，研究土樣在外荷載作用下的變形特性，并且試圖測量和探討土顆粒滑移

3、和滾動的變形機理。同時可進行土樣在平面應(yīng)變狀態(tài)下的抗剪強度試驗，確定剪切帶位置，研究主體局部化變形規(guī)律。 本文在研究分析了國內(nèi)外現(xiàn)有平面應(yīng)變儀的結(jié)構(gòu)特點和工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合課題對土樣表層土顆粒圖像采集的特殊要求，完成了儀器的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計。機械設(shè)計方面，主要以Pro/E軟件為工具，設(shè)計了整個裝置的結(jié)構(gòu)，主要包括側(cè)向力板、側(cè)力擋板、加壓帽組件、位移傳感器組件等，并對裝置進行了運動學的仿真和分析。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要

4、是利用LabVIEW圖形化編程語言編寫了壓力傳感器和位移傳感器的數(shù)據(jù)采集軟件。 課題所設(shè)計的平面應(yīng)變儀與傳統(tǒng)的平面應(yīng)變儀相比，結(jié)構(gòu)設(shè)計上的主要區(qū)別在于試樣為砂土樣且試驗過程中試樣沒有橡皮膜的包裹，另外，儀器對試樣的加載方式和量測方式都有不同。 儀器的試驗運行結(jié)果表明，該儀器可以完成砂土的平面應(yīng)變試驗，試驗過程中能夠采集到清晰的土樣表層土顆粒的細觀圖像，為后期研究土顆粒的滑移、破碎變形機理等規(guī)律創(chuàng)造了條件，基本實現(xiàn)了最初的