粮食温控直剪仪改造及其在大豆力学特性研究性试验中的应用

为获得温度影响下的粮食力学参数,为粮仓相关设计提供参考,对现有粮食静动直剪仪进行改进,增设了保温剪切盒及智能温控系统,并利用该设备在大豆含水率8.99%~15.12%、孔隙率36%、温度25~45℃、竖向应力50~200 kPa、剪切速率2.4 mm/min、剪切位移幅值20 mm条件下开展了一系列大豆籽粒群的温控单调剪切试验,测定不同温度条件下大豆籽粒群的抗剪强度及体积剪切变形参数。结果表明:大豆籽粒群内摩擦角范围为37.1°~44.6°,咬合应力范围为9.6~21.2 kPa;温度升高会显著降低大豆籽粒群的剪胀性,亦会改变大豆籽粒群的强度特性。改进后的粮食温控直剪仪温度控制稳定,试验结果满足测试需求,可为研究性试验开展、科技创新和工程应用等提供有力的支撑。

基于温控直剪装置温度变化对土体力学特性影响试验研究

为研究土体物理力学性质随温度变化规律,通过改进的大型温控直剪设备——FAST-1型,在准确控制温度变化且施加较大法向压力条件下,对西藏高原冻土区采集的土体重新制备并在不同温度下(15℃、5℃、-5℃、-15℃)进行直剪试验。剪切过程中测量土体的温度、抗剪强度、剪胀量、黏聚力和内摩擦角。试验结果表明:温度的改变可以使粉质黏土的力学性质产生较大的改变,负温条件下土体抗剪强度随着温度的降低而增加,正温条件下土体抗剪强度基本保持不变;负温条件下黏聚力在-15℃最高可达1.8 MPa,约为正温条件下土体黏聚力的900倍。内摩擦角呈现出两端温度变化大,中间温度变化小的趋势。由于温度对黏聚力和内摩擦角的影响,在负温条件下,剪切过程中剪切面比较粗糙造成土体的剪胀明显较大,最大可达2.5 mm,约是正温条件下的5倍。