(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210381005.8 (22)申请日 2022.04.12 (71)申请人 河海大学 地址 210024 江苏省南京市 鼓楼区西康路1 号 (72)发明人 黄章鑫　孙一清　张宏伟　沈振中　 徐力群　甘磊　于家傲　疏永康　 杨金孟　陈官运　谈家诚　马洪影　 王硕　金洪杰　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 王群 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸 装置 (57)摘要 本发明属于土工测试领域， 涉及拉伸过程中 裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置。 包括工作平 台、 四叶草形模具组件、 拉伸组件、 自由田格以及 传感器组件。 四叶草形模具 组件包括承载受拉部 件， 承载受拉部件的数量为四个， 四个承载受拉 部件围成四叶草形模具腔， 四叶草形模具腔用于 装载黏土以形成四叶草形试样 。 自由田格可移动 设置在工作平台上且位于四叶草形模具腔内以 承托四叶草形试样。 承 载受拉部件 可移动安装于 工作平台且在制作四叶草形试样的过程中， 通过 可拆卸连接件固定于工作平台。 拉伸组件包括四 个拉伸件， 四个 拉伸件分别与四个承 载受拉部件 连接。 传感器组件用于感应 拉伸过程中四叶草形 试样的应力以及位移。 本发明的测试项目更多且 测试准确度更高。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 114839059 A 2022.08.02 CN 114839059 A 1.一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于， 包括工作平台 (1)、 四叶草形模 具组件(2)、 拉伸组件、 自由田格(2.3)以及传感器组件； 所述四叶草形模 具 组件(2)包括承载受拉部件(2.1)， 所述承 载受拉部件(2.1)的数量为四个， 四个所述承 载受 拉部件(2.1)围成四叶草形模具腔， 所述四叶草形模具腔用于装载黏土以形成四叶草形试 样(9)； 所述自由田格(2.3)可移动设置在所述工作平 台(1)上且位于所述四叶草形模具腔 内以承托所述四叶草形试样(9)； 所述承载受拉部件(2.1)可移动安装于所述工作平 台(1) 且在制作所述四叶草形试样(9)的过程中， 通过可拆卸连接件固定于所述工作平台(1)； 所 述拉伸组件包括四个拉伸件， 四个所述拉伸件分别与四个所述承载受拉部件(2.1)连接； 所 述传感器组件用于感应拉伸过程中所述四叶草形 试样(9)的应力以及位移。 2.根据权利要求1所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述四叶草形模具组件(2)还包括可移动设置在所述工作平 台(1)上的自由长条(2.2)， 所 述自由长条(2.2)设置在所述承载受拉部件(2.1)与所述自由田格(2.3)之间。 3.根据权利要求2所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述承载受拉部件(2.1)与所述自由田格(2.3)之间设置有两个所述自由长条(2.2)。 4.根据权利要求2所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述承载受拉部件(2.1)、 所述自由田格(2.3)以及所述自由长条(2.2)的底部均安装有滚 球(2.7)。 5.根据权利要求1所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述自由田格(2.3)由若干自由方格(7)组成， 每个所述自由方格(7)底部安装有滚球 (2.7)。 6.根据权利要求1所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述四叶草形模具组件(2)还包括四个圆角连接板(2.4)， 所述圆角连接板(2.4)可拆卸连 接相邻的两个所述承载受拉部件(2.1)， 四个所述圆角连接板(2.4)以及四个所述承载受拉 部件(2.1)共同围成所述四叶草形模具腔。 7.根据权利要求6所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述圆角连接 板(2.4)的外侧面V形凹陷且 还安装有V形 连接板(2.5)。 8.根据权利要求1所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述承载受拉部件(2.1)的外表 面安装有承载受拉部件加固板(2.6)， 所述承载受拉部件加 固板(2.6)通过 可拆卸连接件固定 至所述工作平台(1)。 9.根据权利要求1所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在于： 所述传感器组件 包括安装在所述承载受拉部件(2.1)上的位移传感器(4.2)。 10.根据权利要求1所述的拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 其特征在 于： 所述拉伸组件还包括加载杆(3.2)， 所述拉伸件为油压拉伸件(3.1)， 所述加载杆(3.2) 一端连接至所述承载受拉部件(2.1)， 另一端与所述油压拉伸件(3.1)连接； 所述传感器组 件还包括应力传感器(4.1)， 所述应力传感器(4.1)安装在所述油压拉伸件(3.1)与所述加 载杆(3.2)之间。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114839059 A 2拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装 置 技术领域 [0001]本发明属于土工测试技术领域， 具体涉及 一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双 轴拉伸装置 。 背景技术 [0002]黏土由于其特定的矿物结构会在土粒周围形成一层与自由水性质不同的吸着水。 弱吸着水的存在使土具有塑性、 黏 性。 因此黏土体存在一定的抗拉、 抗剪能力。 [0003]黏土心墙堆石坝对地质条件有较好的适应性， 在深厚覆盖层地区被广泛采用。 现 代高坝逐渐以黏土心墙坝等土石坝为主。 由于土石坝的拱效应以及水力劈裂等原因， 部分 心墙黏土体不可避免会承受一定拉应力。 因此研究黏土体(包括掺砾黏土体)的抗拉强度对 心墙坝工程的结构安全乃至渗 流稳定具有重要意 义。 [0004]目前， 测量土体抗拉强度的测试方法主要有直接拉伸测试(单轴拉伸测试、 三轴拉 伸测试)和间接拉伸测试(土梁弯曲测试、 径向压裂测试等)。 其中， 单轴拉伸测试是直接对 试样施加轴向拉力， 以测得抗拉强度。 [0005]现有一种断裂可视化一体式土体单轴拉伸装置。 它对哑铃型试样进行单轴拉伸。 可以直接观测断裂的过程以及断裂的准确位置。 其试样下方设置有垂直于拉伸方向的滑动 条， 虽在拉伸方向对 试样的约束较小， 但在垂 直拉伸方向对试样有较大约束， 对断裂的位置 以及方向有一定影响。 [0006]在拱效应的作用下， 心墙黏土会受到顺河流向的拉应力。 同时， 由于河床坝段的心 墙底部设置有刚性的混凝土防渗墙， 而岸坡段没有， 导致心墙在坝轴线方向的沉降也并不 均匀， 从而 使心墙在垂直河流向也受到拉应力。 [0007]目前的土体拉伸测试装置大多集中于单轴拉伸测试， 测试项目不全且测试准确度 低。 因此有必要发明一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 增加测试 的项目 以及提高测试的准确度。 发明内容 [0008]本发明的目的在于提供一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 以增 加测试的项目以及提高测试的准确度。 [0009]为达此目的， 本发明采用以下技 术方案： [0010]一种拉伸过程中裂缝自由拓展的土体双轴拉伸装置， 包括工作平台、 四叶草形模 具组件、 拉伸组件、 自由田格以及传感器组件； 所述四叶草形模具组件包括承载受拉部件， 所述承载受拉部件的数量为四个， 四个所述承载受拉部件围成四叶草形模具腔， 所述四叶 草形模具腔用于装载黏土以形成四叶草形试样； 所述自由田格可移动设置在所述工作平台 上且位于所述四叶草形模具腔内以承托所述四叶草形试样； 所述承载 受拉部件可移动安装 于所述工作 平台且在制作所述四叶草形试样的过程中， 通过可拆卸连接件固定于所述工作 平台； 所述拉伸组件包括四个拉伸件， 四个所述拉伸件分别与四个所述承载受拉部件连接；说　明　书 1/7 页 3 CN 114839059 A 3