1.一种非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:包括温湿度控制系统、土样拉伸系统、应力-应变测控系统和计算机;
所述温湿度控制系统包括空气压缩机、干湿空气流量控制机构、空气干燥机构、空气加湿机构、干湿空气混合器、恒温恒湿仓,所述空气压缩机与干湿空气流量控制机构连接,所述干湿空气流量控制机构分别与空气干燥机构、空气加湿机构连接,所述空气干燥机构、空气加湿机构与干湿空气混合器连接,所述干湿空气混合器与恒温恒湿仓连接;所述恒温恒湿仓上设有控温模块,恒温恒湿仓内设有温湿度传感器、水分传感器;
所述土样拉伸系统包括土样拉伸盒、丝杠滑台、第一连杆机构、第二连杆机构、步进电机;所述土样拉伸盒置于恒温恒湿仓内,所述土样拉伸盒包括结构相同且对称设置的第一土样放置体和第二土样放置体;所述第一土样放置体和第二土样放置体上均设有放置土样的内凹槽,2个内凹槽相对设置;所述内凹槽开口的宽度小于内凹槽的直径;第二土样放置体通过第二连杆机构固定,第一土样放置体通过第一连杆机构与丝杠滑台的滑块连接,丝杠滑台通过变速箱与步进电机连接;
所述应力-应变测控系统包括应力传感器、位移传感器,所述应力传感器设置在第二连杆机构上,所述位移传感器的测头与第一土样放置体接触;
所述干湿空气流量控制机构、温湿度传感器、控温模块、水分传感器、步进电机、应力传感器、位移传感器与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:所述内凹槽的截面为圆弧形,内凹槽的开口的宽度小于圆弧的直径。
3.根据权利要求1所述的非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:所述干湿空气流量控制机构包括第一步进电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第一气体转子流量计、第二气体转子流量计;第一步进电机与第一齿轮连接,第一齿轮与第二齿轮啮合,第二齿轮与第三齿轮啮合;第一气体转子流量计的进口通过第一连接管与空气压缩机连通,第二气体转子流量计通过第二连接管与空气压缩机连通,第一连接管和第二连接管上均设有调节阀门,第一连接管上的调节阀门由第二齿轮控制,第二连接管上的调节阀门由第三齿轮控制;第一气体转子流量计与空气干燥机构连接,第二气体转子流量计与空气加湿机构连接;第一步进电机与计算机连接。
4.根据权利要求1或3所述的非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:所述空气干燥机构包括依次连接的五个干燥管,每个干燥管内均设有干燥剂;最前面的干燥管通过第一连接管与干湿空气流量控制机构连接,第一连接管的出口伸入干燥剂内,并置于干燥管管底;最后面的干燥管通过第二连接管与干湿空气混合器连接,第二连接管的进口设在干燥管顶部,并置于干燥剂上;相邻干燥管通过第三连接管连接,第三连接管的进口设在前一个干燥管顶部,并置于干燥剂上;第三连接管的出口伸入后一个干燥剂的干燥剂内,并置于干燥管管底。
5.根据权利要求1或3所述的非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:所述空气加湿机构包括依次连接的五个加湿管,加湿管内设有蒸馏水;最前面的加湿管通过第四连接管与干湿空气流量控制机构连接,第四连接管的出口伸入蒸馏水内,并置于加湿管管底;最后面的加湿管通过第五连接管与干湿空气混合器连接,第五连接管的进口设在加湿管顶部,并置于蒸馏水上;相邻加湿管通过第六连接管连接,第六连接管的进口设在前一个加湿管顶部,并置于蒸馏水上;第六连接管的出口伸入后一个加湿管的蒸馏水内,并置于加湿管管底;第四连接管的出口处和第六连接管的出口设有多孔石。
6.根据权利要求1所述的非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:所述干湿空气混合器包括两端封闭的筒体,筒体的下部对称设置有空气干燥机构、空气加湿机构的出口;两个出口上方设有风扇;筒体的顶部通过第七连接管与恒温恒湿仓连通。
7.根据权利要求1所述的非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:所述土样拉伸盒下设有滚珠;所述第一土样放置体和第二土样放置体的上下两端均设有孔,螺杆依次穿过第一土样放置体和第二土样放置体后,由螺母固定。
8.根据权利要求1所述的非饱和土抗拉强度测试装置,其特征在于:所述土样拉伸盒还包括分别置于内凹槽两侧的挡板,挡板的形状与两个内凹槽对称设置时的形状相同。
9.一种采用权利要求1-8任一所述的非饱和土抗拉强度测试装置进行非饱和土抗拉强度测试的方法,其特征在于包括以下步骤:
1)、土体试件制备;
2)、将土体试件置于土样拉伸盒内;
3)、使土体试件达到设定温湿度状态下的吸力平衡状态;
4)、等吸力拉伸土体试件,直至土体试件受拉断裂;实时记录应力传感器、位移传感器数据;
5)、根据记录的应力传感器、位移传感器数据绘制应力-应变曲线;试验过程中出现的最大拉应力值即为土体试件的抗拉强度。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:步骤1)中,土体试件通过土样拉伸盒的内凹槽、螺栓、挡板制得。