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原文传递一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置

专利名称：	一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置
摘要：	一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土‑水特征曲线的实验装置,包括瓶体，瓶体内设有土样，土样置于托盘内，托盘下端固定在底盘上，底盘通过载重传感器与瓶体内的支撑骨架连接；所述土样上方、一侧安装有摄像头一号、摄像头二号。本发明提供的一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土‑水特征曲线的实验装置，可通过直接测量土样体积来得到土样的体积含水率，提高精确度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	三峡大学
发明人：	张华;于光涛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910816903.X
公开号：	CN110455669A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	李末黎
分类号：	G01N5/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N5
申请人地址：	443002湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置,其特征在于：包括瓶体(1)，瓶体(1)内设有土样(12)，土样(12)置于托盘(6)内，托盘(6)下端固定在底盘(7)上，底盘(7)通过载重传感器(9)与瓶体(1)内的支撑骨架(8)连接；所述土样(12)上方、一侧安装有摄像头一号(2)、摄像头二号(11)。 2.根据权利要求1所述的一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置，其特征在于：所述瓶体(1)包括瓶身(3)、瓶底槽(10)及瓶盖(15)，瓶身(3)上下分别与瓶底槽(10)、瓶盖(15)螺纹连接。 3.根据权利要求1所述的一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置，其特征在于：所述托盘(6)上布满漏孔，托盘(6)与土样(12)之间设有透水纸(4)。 4.根据权利要求3所述的一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置，其特征在于：所述托盘(6)的直径不小于土样(12)的直径，底盘(7)的直径大于托盘(6)的直径。 5.根据权利要求1所述的一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置，其特征在于：所述摄像头一号(2)、摄像头二号(11)与工控机(14)通讯连接，将采集到的图像传递给工控机(14)；所述载重传感器(9)与控制器(13)连接。 6.根据权利要求1-5所述的一种通过运用摄影测量技术精确快速测定盐溶液法土-水特征曲线的实验装置进行土-水特征曲线测定的方法，其特征在于：包括以下步骤: 步骤1)、制备待测土样及多种相对湿度不同的过饱和盐溶液。将待测的土样(12)放入托盘(6)中，将其中一种过饱和盐溶液倒入瓶底槽(10)中，并将瓶身(3)、瓶底槽(10)、瓶盖(15)组装密封。通过工控机(14)获得此时土样(12)的体积与质量分别为V0和m0；步骤2)、等到载重传感器(9)测量的数据不变时认为土样与水蒸气之间的水汽交换达到平衡，认为待测土样中吸力等于饱和蒸气压；此时记录下土样的体积与质量分别记为V1和m1，此时试验前后土样质量的变化量为Δm1＝m0-m1；步骤3)、待测土样不变，更换另一种过饱和盐溶液。放置后通过工控机(14)读数，至载重传感器(9)测量的数据不变时认为土样与水蒸气之间的水汽交换达到平衡，认为待测土样中吸力等于饱和蒸气压记录下土样的体积与质量分别记为V2和m2，此时试验前后土样质量的变化量为Δm2＝m1–m2；步骤4)、重复步骤3)，直到多种过饱和盐溶液在水汽交换达到平衡后测得的Vi和mi，试验前后土样质量的变化量为Δmi＝mi-1-mi；步骤5)、查表得到不同饱和盐溶液在室温时的相对湿度并在编程过程中输入到工控机(14)中，通过工控机(14)编程实现对相关数据的采集和计算，最终得到土样在各种过饱和盐溶液相对湿度下的吸力；步骤6)、待多种饱和盐溶液试验完毕后，取出土样(12)，放入烘干机中完全烘干后称量土样的质量记为mi+1，烘干前后的质量差记为Δmi+1＝mi-mi+1；步骤7)、通过土样体积含水率公式最终获得每一种饱和盐溶液测试后的体积含水率；步骤8)、最终绘制以待测土样体积含水率为纵坐标，以待测土样的吸力为横坐标的土水特征曲线。 7.根据权利要求6所述的一种精确测定盐溶液法土-水特征曲线的方法，其特征在于：在步骤5)中：吸力的理论计算公式如下：式中：S-土的总吸力：kPa RH-相对湿度 R-通用气体常量： T-热力学温度(K) Vw0-水的比容(m3/kg) ωv-水蒸气的摩尔质量(18.016kg/mol) RH-相对湿度。 8.根据权利要求6所述的一种精确测定盐溶液法土-水特征曲线的方法，其特征在于：在步骤7)中：土样体积含水率计算公式如下：式中：Δmi-放置第i种饱和盐溶液时土样的质量与放置第i+1种饱和盐溶液时土样的质量的差(kg) ΔVωi-放置第i种饱和盐溶液时到放置第i+1种饱和盐溶液时土样挥发掉的水分体积(m3) ρ-水的密度(1*103kg/m3) ΔVωi-放置第i种饱和盐溶液时到放置第i+1种饱和盐溶液时土样挥发掉的水分体积(m3) Vi-放置第i种溶液实验装置达到土样水气平衡时候土样的体积(m3) Qi-放置第i种溶液实验装置达到土样水气平衡时候土样的体积含水率(％) 。 9.根据权利要求6所述的一种精确测定盐溶液法土-水特征曲线的方法，其特征在于：摄像头一号(2)、摄像头二号(11)采集到土样的图像，将图像作为输入数据传递给工控机(14)，工控机(14)通过图像处理软件进行颜色的比较，能够提取照片中试验土样的轮廓，然后得到试验土样变形前、后所占面积的像素值，由此计算出试验土样边界变化的变形量，从而推算试验土样实际的形变。
所属类别：	发明专利