土工平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)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(jì)合理地進(jìn)行土木工程設(shè)計(jì)，必須研究土的力學(xué)性狀及其與建筑物相互作用的力學(xué)過(guò)程。土工試驗(yàn)的目的就是測(cè)試土的物理性質(zhì)指標(biāo)和力學(xué)性能指標(biāo)，為工程設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算提供合理的土的力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行研究分析及預(yù)測(cè)。平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)則是土工試驗(yàn)的一種，它是用來(lái)模擬工程實(shí)踐中的土處于平面應(yīng)變受力狀態(tài)的試驗(yàn)。此外，平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)更容易進(jìn)行土的局部化變形、剪切帶生成機(jī)理等問(wèn)題的研究，為更全面的研究土的力學(xué)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(yàn)中獲得土顆?；?、破碎的變化規(guī)律，那么就可以借助于孔隙介質(zhì)力學(xué)的方法來(lái)分析主體的應(yīng)力應(yīng)變特性，這與目前土力學(xué)研究中所應(yīng)用的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論是有明顯區(qū)別的，且更為合理。 本課題所設(shè)計(jì)的平面應(yīng)變儀的主要目的是建立一個(gè)試驗(yàn)的平臺(tái)，依托于數(shù)字圖像測(cè)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(cè)量和探討土顆?；?/p>

3、和滾動(dòng)的變形機(jī)理。同時(shí)可進(jìn)行土樣在平面應(yīng)變狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，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(guó)內(nèi)外現(xiàn)有平面應(yīng)變儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合課題對(duì)土樣表層土顆粒圖像采集的特殊要求，完成了儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)方面，主要以Pro/E軟件為工具，設(shè)計(jì)了整個(gè)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(duì)裝置進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)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(yǔ)言編寫(xiě)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(jì)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(jì)上的主要區(qū)別在于試樣為砂土樣且試驗(yàn)過(guò)程中試樣沒(méi)有橡皮膜的包裹，另外，儀器對(duì)試樣的加載方式和量測(cè)方式都有不同。 儀器的試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，該儀器可以完成砂土的平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中能夠采集到清晰的土樣表層土顆粒的細(xì)觀圖像，為后期研究土顆粒的滑移、破碎變形機(jī)理等規(guī)律創(chuàng)造了條件，基本實(shí)現(xiàn)了最初的