对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置

1.本发明属于土工试验领域，具体涉及一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置。

背景技术：

2.测量土体抗拉强度的试验方法主要有：单轴拉伸试验、三轴拉伸试验、土梁弯曲试验、空心圆柱体试验、径向压裂试验等。单轴拉伸试验和三轴拉伸试验是通过对试样直接施加轴向拉力来测得抗拉强度的，属于直接拉伸试验方法；土梁弯曲试验、径向压裂试验以及空心圆柱体试验是通过对试样施加压力或扭矩，再根据一定的假设从土样破坏时的压力或者扭矩计算出土体的抗拉强度，属于间接拉伸试验方法。
3.单轴拉伸试验按照试样的摆放，具体又可以分为立式单轴拉伸试验和卧式单轴拉伸试验，其中立式单轴拉伸试验以专利cn202111004574.2公开的内容为代表，这类单轴拉伸试验由于将试样立式摆放，拉伸的过程中，试样断裂的上半段的自重会对试验拉力的测量产生影响，因此，越来越多的学者开始选择使用卧式单轴拉伸试验。
4.现有的卧式单轴拉伸试验仍然存在无法对多个粒径砾石与黏土的混合物制成的土样进行试验的问题。
5.鉴于以上不足之处，为了更准确的利用单轴拉伸试验测量黏土与砾石混合物的抗拉强度，确有必要研制一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，能够对不同粒径的砾石与黏土混合物进行试验。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，包括固定支撑平台、套娃式制样试验模具、移动支撑平台、拉伸控制组件；所述套娃式制样试验模具包括安装于所述固定支撑平台的静置段、拆卸左半、拆卸右半以及安装于所述移动支撑平台的移动段；
9.所述静置段包括静置端盖板、静置端外层套圈、静置端中层套圈、静置端里层套圈，所述静置端外层套圈、所述静置端中层套圈、所述静置端里层套圈均为喇叭状结构且尺寸逐级且连续减小，所述静置端盖板与所述静置端外层套圈的大尺寸端可拆卸连接，所述静置端中层套圈能够置于所述静置端外层套圈内，所述静置端里层套圈能够置于所述静置端中层套圈内；
10.所述移动段包括移动端盖板、移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈，所述移动端外层套圈、所述移动端中层套圈、所述移动端里层套圈均为喇叭状结构且尺寸逐级且连续减小，所述移动端盖板与所述移动端外层套圈的大尺寸端可拆卸连接，所述移动端中层套圈能够置于所述移动端外层套圈内，所述移动端里层套圈能够置于所述移动
端中层套圈内；
11.所述拆卸左半与所述拆卸右半拼接成圆筒状结构，所述圆筒状结构位于所述静置段与所述移动段之间，且所述拆卸左半的两端分别与所述静置端外层套圈以及所述移动端外层套圈连接，所述拆卸右半的两端分别与所述静置端外层套圈以及所述移动端外层套圈连接；
12.所述拉伸控制组件用于拉动所述移动支撑平台以进行拉伸试验。
13.优选地，所述固定支撑平台包括固撑靠背、固撑凹座以及固撑底盘，所述固撑靠背、所述固撑凹座以及所述固撑底盘呈台阶状结构且高度逐级降低，所述固撑靠背与所述静置端盖板配合，所述固撑凹座用于承托所述静置端外层套圈。
14.优选地，所述固撑凹座的顶面形成与所述静置端外层套圈配合的凹槽。
15.优选地，所述固撑底盘设置有滚动轨道，所述移动支撑平台包括滚轮组件，所述滚轮组件能够沿着所述滚动轨道移动。
16.优选地，所述滚轮组件包括v型滚轮，所述v型滚轮与所述滚动轨道配合，所述滚动轨道为顶部宽于底部的倒梯形凹槽结构。
17.优选地，所述移动支撑平台包括移撑靠背和移撑凹座，所述移撑靠背与所述移动端盖板配合，所述移撑凹座用于承托所述移动端外层套圈。
18.优选地，所述移撑凹座的顶面形成与所述移动端外层套圈配合的凹槽。
19.优选地，还包括测力传感器、位移传感器，所述测力传感器的两端分别与所述移动支撑平台、所述拉伸控制组件连接，所述位移传感器的两端分别与所述移动支撑平台、所述拉伸控制组件连接。
20.优选地，还包括采集组件，所述采集组件安装于所述固撑底盘。
21.优选地，所述拉伸控制组件安装于所述固撑底盘。
22.本发明的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置的有益效果在于：由于静置段包括静置端外层套圈、静置端中层套圈、静置端里层套圈，移动段包括移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈，从而可以根据拆卸左半与拆卸右半拼接成的圆筒状结构的尺寸选择套接的层数。也即本发明能够适应多种尺寸的拆卸左半与拆卸右半拼接成的圆筒状结构，以能够对不同粒径的砾石与黏土的混合物进行试验。
附图说明
23.图1a是本发明实施例拉伸装置在第一视角下的立体图；
24.图1b是本发明实施例拉伸装置在第二视角下的立体图；
25.图2a是本发明实施例拉伸装置的侧视图；
26.图2b是本发明实施例拉伸装置的俯视图；
27.图3a是本发明实施例静置端外层套圈的结构图；
28.图3b是本发明实施例静置端中层套圈的结构图；
29.图3c是本发明实施例静置端里层套圈的结构图；
30.图4a是本发明实施例第一拆卸左半圆板与第一拆卸右半圆板的拼接图；
31.图4b是本发明实施例第二拆卸左半圆板与第二拆卸右半圆板的拼接图；
32.图4c是本发明实施例第三拆卸左半圆板与第三拆卸右半圆板的拼接图；
33.图5是本发明实施例拉伸装置去除套娃式制样试验模具后的立体图；
34.图6a是本发明实施例拉伸装置去除套娃式制样试验模具后的侧视图；
35.图6b是本发明实施例拉伸装置去除套娃式制样试验模具后的俯视图；
36.图7是本发明实施例滚轮组件的立体图。
37.图中部件名称和标号如下：
38.固定支撑平台1：
39.固撑靠背1.1；固撑固定爪1.2；固撑凹座1.3；固撑底盘1.4；滚动轨道1.5；
40.套娃式制样试验模具2：
41.静置段2.1：静置端盖板2.11；静置端螺孔2.12；静置端侧连接耳2.13；静置端外层套圈2.14；静置端中层套圈2.15；静置端里层套圈2.16；
42.拆卸左半2.2：第一拆卸左半圆板2.21；第二拆卸左半圆板2.24；第三拆卸左半圆板2.25；
43.拆卸右半2.3：第一拆卸右半圆板2.31；拆卸右半上连接耳2.32；拆卸右半侧连接耳2.33；第二拆卸右半圆板2.34；第三拆卸右半圆板2.35；
44.移动段2.4：移动端盖板2.41；移动端螺孔2.42；移动端侧连接耳2.43；
45.移动支撑平台3：
46.移撑靠背3.1；移撑固定爪3.2；移撑凹座3.3；
47.滚轮组件3.4：v型滚轮3.41；滚轮支腿3.42；
48.测力传感器4；位移传感器5；拉伸控制组件6；采集组件7。
具体实施方式
49.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
50.如图1和图2所示，本实施例公开了一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，该对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置包括固定支撑平台1、套娃式制样试验模具2、移动支撑平台3、测力传感器4、位移传感器5、拉伸控制组件6、采集组件7。
51.固定支撑平台1包括固撑靠背1.1、固撑固定爪1.2、固撑凹座1.3、固撑底盘1.4、滚动轨道1.5。固撑靠背1.1、固撑固定爪1.2、固撑凹座1.3、固撑底盘1.4、滚动轨道1.5连接形成整体。固撑靠背1.1、固撑凹座1.3、固撑底盘1.4沿着拉伸方向形成台阶结构，且高度逐级降低。固撑固定爪1.2安装在固撑靠背1.1上，用于固定套娃式制样试验模具2。固撑凹座1.3用于支撑套娃式制样试验模具2。固撑底盘1.4沿着拉伸方向延伸，滚动轨道1.5也沿着拉伸方向延伸且设置在固撑底盘1.4的顶面上。滚动轨道1.5的数量为两个，两个滚动轨道1.5在纵向方向间隔分布。
52.拉伸控制组件6、采集组件7安装于固撑底盘1.4。测力传感器4、位移传感器5分别安装于移动支撑平台3和拉伸控制组件6。
53.如图7所示，移动支撑平台3包括移撑靠背3.1、移撑固定爪3.2、移撑凹座3.3、滚轮组件3.4，移撑靠背3.1、移撑固定爪3.2、移撑凹座3.3、滚轮组件3.4连接成一个整体。滚轮
组件3.4包括v型滚轮3.41和滚轮支腿3.42。v型滚轮3.41沿着滚动轨道1.5移动，且被滚动轨道1.5限制移动的位置，也即v型滚轮3.41只能在滚动轨道1.5范围内移动。滚轮组件3.4设置在移撑凹座3.3的底面，用于带动移撑凹座3.3移动。
54.滚轮组件3.4优选为四个，每一侧分布两个。滚轮支腿3.42为铝锂合金，强度高且质地轻，还具有抗疲劳和耐腐蚀性能。v型滚轮3.41与滚轮支腿3.42连接处选用高精度耐磨轴承，尽可能的减少摩擦力及后期试验过程中的损耗。v型滚轮3.41的一个端面的结构近似为菱形，有效地减少与滚动轨道1.5的接触面积，从而减少阻力。以提高试验准确度。
55.滚动轨道1.5为底部稍窄，顶部稍宽的倒梯形凹槽，可以很好的对v型滚轮3.41的滚动轨迹进行限制，从而保证土样在拉伸的过程中不会发生偏心受拉的情况，即保证拉伸始终为一条轴上的单轴拉伸。
56.移撑固定爪3.2设置在移撑靠背3.1上，移撑靠背3.1竖直延伸，移撑凹座3.3水平朝向固撑凹座1.3延伸，移撑靠背3.1的底端与移撑凹座3.3连接。
57.其中，套娃式制样试验模具2包括静置段2.1、拆卸左半2.2、拆卸右半2.3、移动段2.4。静置段2.1可放置于固撑凹座1.3上且由固撑凹座1.3支撑，并通过螺钉与固撑固定爪1.2连接，使得静置段2.1保持固定不动。拆卸左半2.2与拆卸右半2.3在纵向上对称设置且拼接成整个实验模具的核心拉伸段，在试验之前，需要将其拆除。移动段2.4可放置于移动支撑平台3的移撑凹座3.3上且由移撑凹座3.3支撑，并通过螺钉与移撑固定爪3.2连接，使得移动段2.4能够随着移动支撑平台3在拉伸方向移动。
58.静置段2.1包括静置端盖板2.11、静置端螺孔2.12、静置端侧连接耳2.13、静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16。通过静置端插销来连接静置端盖板2.11与静置段的主体，静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16依次套接形成静置段的主体。主体呈喇叭状，大尺寸端朝向固撑靠背1.1且与静置端盖板2.11连接。小尺寸端与核心拉伸段连接。
59.具体地，如图3所示，静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16为静置段的主体且为镁合金材质，质量较轻且强度足够大。静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16的外形均为喇叭状，小尺寸端的内径分别为12cm、10cm、8cm，小尺寸端的外径分别为14cm、12cm、10cm。大尺寸端的内径分别为15cm、13cm、11cm，大尺寸端的外径分别为17cm、15cm、13cm。
60.静置端中层套圈2.15套在静置端里层套圈2.16外，静置端外层套圈2.14套在静置端中层套圈2.15外，除了静置端盖板2.11以外，静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16三者之间不需要其余的固定件连接，在静置端插销将静置端盖板2.11固定在静置端螺孔2.12上后，几者便可成为一个整体。
61.静置端外层套圈2.14上设置有两个静置端侧连接耳2.13，两个静置端侧连接耳2.13在纵向上对称分布。静置端外层套圈2.14通过一个静置端侧连接耳2.13与拆卸左半2.2连接，通过另一个静置端侧连接耳2.13与拆卸右半2.3连接。
62.拆卸左半2.2包括第一拆卸左半圆板2.21、拆卸左半上连接耳、拆卸左半侧连接耳、第二拆卸左半圆板2.24、第三拆卸左半圆板2.25、拆卸左半下连接耳。同理，拆卸右半2.3包括第一拆卸右半圆板2.31、拆卸右半上连接耳2.32、拆卸右半侧连接耳2.33、第二拆卸右半圆板2.34、第三拆卸右半圆板2.35、拆卸右半下连接耳。
63.拆卸左半上连接耳与拆卸右半上连接耳2.32通过螺钉连接，拆卸左半下连接耳与拆卸右半下连接耳通过螺钉连接，以将拆卸左半2.2与拆卸右半2.3连接在一起。
64.拆卸左半侧连接耳用于连接拆卸左半2.2与静置段2.1以及移动段2.4。拆卸右半侧连接耳2.33用于连接拆卸右半2.3与静置段2.1以及移动段2.4。
65.移动段2.4包括移动端盖板2.41、移动端螺孔2.42、移动端侧连接耳2.43、移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈。通过移动端插销来连接移动端盖板2.41与移动段的主体，移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈依次套接形成移动段的主体。主体呈喇叭状，大尺寸端朝向移撑靠背3.1且与移动端盖板2.41连接。小尺寸端与核心拉伸段连接。
66.移动段2.4的材料与静置段2.1材质相同，结构与静置段2.1的结构对称。
67.如图1所示，静置端插销能够提高静置段2.1结构连接可靠性。移动端插销用于提高移动段2.4结构连接可靠性，从而提高整个试验效果。
68.如图4所示，图4中的图a为第一拆卸左半圆板2.21、第一拆卸右半圆板2.31拼接后的结构图。该结构的外部直径为14cm，内部直径为12cm。该结构与静置端外层套圈2.14以及移动端外层套圈的小尺寸端的尺寸配合。
69.图4中的图b为第二拆卸左半圆板2.24、第二拆卸右半圆板2.34拼接后的结构图。该结构的外部直径为12cm，内部直径为10cm。该结构与静置端中层套圈2.15以及移动端中层套圈的小尺寸端的尺寸配合。
70.图4中的图c为第三拆卸左半圆板2.25、；第三拆卸右半圆板2.35拼接后的结构图。该结构的外部直径为10cm，内部直径为8cm。该结构与静置端里层套圈2.16以及移动端里层套圈的小尺寸端的尺寸配合。
71.图4中的三种结构的材质均为铝合金，密度低且强度足够高，可接近或者超越优质钢，塑性好。
72.图4中显示的三种结构单独使用，试验时，根据需要选择其中一个，具体组装过程为：
73.当选择图4中图a的结构进行试验时，将静置端外层套圈2.14、移动端外层套圈、第一拆卸左半圆板2.21、第一拆卸右半圆板2.31四个部件相互连接。
74.当选择图4中的图b的结构进行试验时，将静置端中层套圈2.15放入静置端外层套圈2.14内，同样，将移动端中层套圈放入移动端外层套圈内，然后再与第二拆卸左半圆板2.24、第二拆卸右半圆板2.34连接。
75.当选择图4中图c时，将静置端中层套圈2.15放入静置端外层套圈2.14内，将静置端里层套圈2.16放入静置端中层套圈2.15内。同样，将移动端中层套圈放入移动端外层套圈内，再将移动端里层套圈放入移动端中层套圈内。再与第三拆卸左半圆板2.25、；第三拆卸右半圆板2.35连接。
76.如图5和图6所示，固定支撑平台1和移动支撑平台3的材质均为铝锂合金，强度高且质地轻，还具有抗疲劳和耐腐蚀性能。固定支撑平台1的固撑凹座1.3具有与静置段2.1配合的凹槽。移动支撑平台3的移撑凹座3.3具有与移动段2.4配合的凹槽。
77.本实施例通过静置端外层套圈2.14、静置端中层套圈2.15、静置端里层套圈2.16的套接结构以及移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈的套接结构，从而能够
适应图4中的图a、图b、图c三种尺寸的试样。
78.本实施例的静置段2.1不限定为三层套接结构，移动段2.4不限定为三层套接结构。可以根据需要选择套接的层数，以达到对不同粒径的砾石与黏土的混合物进行试验的目的。
79.本实施例的静置段2.1位置固定，拉伸控制组件6拉伸移动支撑平台3进而拉伸移动段2.4。测力传感器4、位移传感器5、采集组件7对拉伸的数据进行采集。
80.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于，包括固定支撑平台(1)、套娃式制样试验模具(2)、移动支撑平台(3)、拉伸控制组件(6)；所述套娃式制样试验模具(2)包括安装于所述固定支撑平台(1)的静置段(2.1)、拆卸左半(2.2)、拆卸右半(2.3)以及安装于所述移动支撑平台(3)的移动段(2.4)；所述静置段(2.1)包括静置端盖板(2.11)、静置端外层套圈(2.14)、静置端中层套圈(2.15)、静置端里层套圈(2.16)，所述静置端外层套圈(2.14)、所述静置端中层套圈(2.15)、所述静置端里层套圈(2.16)均为喇叭状结构且尺寸逐级且连续减小，所述静置端盖板(2.11)与所述静置端外层套圈(2.14)的大尺寸端可拆卸连接，所述静置端中层套圈(2.15)能够置于所述静置端外层套圈(2.14)内，所述静置端里层套圈(2.16)能够置于所述静置端中层套圈(2.15)内；所述移动段(2.4)包括移动端盖板(2.41)、移动端外层套圈、移动端中层套圈、移动端里层套圈，所述移动端外层套圈、所述移动端中层套圈、所述移动端里层套圈均为喇叭状结构且尺寸逐级且连续减小，所述移动端盖板(2.41)与所述移动端外层套圈的大尺寸端可拆卸连接，所述移动端中层套圈能够置于所述移动端外层套圈内，所述移动端里层套圈能够置于所述移动端中层套圈内；所述拆卸左半(2.2)与所述拆卸右半(2.3)拼接成圆筒状结构，所述圆筒状结构位于所述静置段(2.1)与所述移动段(2.4)之间，且所述拆卸左半(2.2)的两端分别与所述静置端外层套圈(2.14)以及所述移动端外层套圈连接，所述拆卸右半(2.3)的两端分别与所述静置端外层套圈(2.14)以及所述移动端外层套圈连接；所述拉伸控制组件(6)用于拉动所述移动支撑平台(3)以进行拉伸试验。2.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：所述固定支撑平台(1)包括固撑靠背(1.1)、固撑凹座(1.3)以及固撑底盘(1.4)，所述固撑靠背(1.1)、所述固撑凹座(1.3)以及所述固撑底盘(1.4)呈台阶状结构且高度逐级降低，所述固撑靠背(1.1)与所述静置端盖板(2.11)配合，所述固撑凹座(1.3)用于承托所述静置端外层套圈(2.14)。3.根据权利要求2所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：所述固撑凹座(1.3)的顶面形成与所述静置端外层套圈(2.14)配合的凹槽。4.根据权利要求2所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：所述固撑底盘(1.4)设置有滚动轨道(1.5)，所述移动支撑平台(3)包括滚轮组件(3.4)，所述滚轮组件(3.4)能够沿着所述滚动轨道(1.5)移动。5.根据权利要求4所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：所述滚轮组件(3.4)包括v型滚轮(3.41)，所述v型滚轮(3.41)与所述滚动轨道(1.5)配合，所述滚动轨道(1.5)为顶部宽于底部的倒梯形凹槽结构。6.根据权利要求4所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：所述移动支撑平台(3)包括移撑靠背(3.1)和移撑凹座(3.3)，所述移撑靠背(3.1)与所述移动端盖板(2.41)配合，所述移撑凹座(3.3)用于承托所述移动端外层套圈。7.根据权利要求6所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：所述移撑凹座(3.3)的顶面形成与所述移动端外层套圈配合的凹槽。8.根据权利要求1所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其
特征在于：还包括测力传感器(4)、位移传感器(5)，所述测力传感器(4)的两端分别与所述移动支撑平台(3)、所述拉伸控制组件(6)连接，所述位移传感器(5)的两端分别与所述移动支撑平台(3)、所述拉伸控制组件(6)连接。9.根据权利要求2所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：还包括采集组件(7)，所述采集组件(7)安装于所述固撑底盘(1.4)。10.根据权利要求2所述的对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，其特征在于：所述拉伸控制组件(6)安装于所述固撑底盘(1.4)。

技术总结

本发明涉及对变粒径砾石与黏土的混合物进行卧式单轴拉伸的装置，包括模具，模具包括安装于固定支撑平台的静置段、拆卸左半、拆卸右半以及安装于移动支撑平台的移动段；静置段包括静置端盖板、静置端外层套圈、静置端中层套圈、静置端里层套圈，静置端外层套圈、静置端中层套圈、静置端里层套圈均为喇叭状结构且尺寸逐级且连续减小，静置端盖板与静置端外层套圈的大尺寸端可拆卸连接，静置端中层套圈能够置于静置端外层套圈内，静置端里层套圈能够置于静置端中层套圈内；移动段与静置段结构以及位置对称；拆卸左半与拆卸右半拼接成圆筒状结构，圆筒状结构位于静置段与移动段之间；本发明能够对不同粒径的砾石与黏土的混合物进行试验。试验。试验。