土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板的研制与验证

王艳丽; 程展林; 潘家军; 左永振; 徐晗

doi:10.15961/j.jsuese.202100732

工程科学与技术 ›› 2022, Vol. 54 ›› Issue (05) : 29 -35. DOI: 10.15961/j.jsuese.202100732

土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板的研制与验证

王艳丽, 程展林, 潘家军, 左永振, 徐晗

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

真三轴仪是研究复杂应力状态下土体力学特性的理想仪器，但如何保持加载结构与土体之间无摩擦力且3个方向无干扰加载是真三轴仪研制的技术瓶颈。本文针对“刚柔复合型”真三轴仪中刚性加载板与试样之间的双向摩擦力问题，基于土体与加载板之间“整体接触变为分散式接触，滑动摩擦变为滚动摩擦”的减摩新方法，研制了土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板。详细介绍了该装置的结构原理和细部构造，通过大型直剪试验和数值计算论证了分散式接触代替整体式接触、滑动摩擦变为滚动摩擦的减摩措施效果。结果表明：1）试样与加载板之间的摩擦系数低至0.023，与传统减摩方法相比，摩擦系数可降低90%以上；2）与整体式接触相比，分散式接触可使试样3个方向的应力和变形更为均匀，并较大程度地降低试样与加载板之间的摩擦力；3）采用分散式滑块相互搭接并预留间隙方法满足随试样同步变形，实现了大变形条件（竖向最大变形量90 mm，应变达15%）下真三轴试验的三向无干扰独立加载。土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板的成功研制，有效消除了试样与加载板之间的界面摩阻力，使试样在接触面切线方向上可以自由双向变形，又实现了大变形条件下三向加载互不干扰，破解了真三轴仪研制中的关键技术难题。