Page 76 - 2023年第54卷第10期

其中有螺纹一端安装压锤，在施加砝码荷载前手动调整 表 １ 试验机的主要性能参数
压锤位置以调节杠杆平衡；无螺纹一端安装砝码架以放 质量?ｋｇ 尺寸 杠杆比 承载板面积?ｍｍ ２
置砝码，在试验中加入不同质量砝码以达到试验的荷载 ２０ ５００ｍｍ × ３００ｍｍ × ４００ｍｍ １０∶１ ２ × １０ ４
施加要求。试验机的主要性能参数如表 １所示。

图 ３ 顶压蠕变试验装置
夹具装置用于夹持土工合成材料，包括上下夹盖、支架和梅花钉。夹具装置位于顶压块中央正下
方位置，确保压头可以在杠杆下移过程中保持在土工布的中间位置，三个支架成等距离固定于夹盖下
方。夹盖为立体环形，起到固定并绷紧土工布的作用，且贴近土工布的一面非光滑，梅花钉可以保证
夹具将试验材料夹持得更紧，增大与土工合成材料间的摩擦作用防止材料滑脱。
顶压结构通过铰与杠杆相连，从上至下依次为连接杆、位移传感器、压力传感器和顶压块，见图
４。当杠杆的砝码端施加荷载时，连接杆及其连接的顶压块下降，竖直向下的顶压力作用于夹具装置
所夹持的土工合成材料，如图 ５所示。

图 ４ 顶压结构与夹具装置 图 ５ 顶压力示意图

２．２ 加载机构力学分析 为验证在砝码荷载保持不变的情况下，加载机构对土工合成材料施加顶压力
大小随时间变化的稳定性，对杠杆进行受力分析。
杠杆的平衡位置及偏转角度 θ 的位置如图 ６所示。Ａ点为杠杆支点，Ｂ点为杠杆与下方顶压结构
的连接铰，Ｃ点为砝码加载端，Ｄ点为压锤重心。当杠杆处于平衡位置 ＣＤ时，在支点 Ａ左侧，Ｃ处
无砝码加载，顶压结构连接于杠杆 Ｂ点且对下方土工合成材料不产生力的作用；在支点 Ａ右侧，压锤
及 ＡＤ段杠杆的自重可平衡杠杆。设平衡时杠杆 ＡＣ段的自重为 Ｇ，其重心到 Ａ点的距离为 Ｌ，到 Ｃ
１ １
点的距离为 Ｌ；ＡＤ段的自重为 Ｇ，其重心到 Ａ点的距离为 Ｌ。根据杠杆平衡原理，可得式（１）：
３ ２ ２
ＧＬ＝ ＧＬ （１）
１ １ ２ ２
１
— １ ２ ２ —