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原文传递一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪

专利名称：	一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪
摘要：	本发明公开了一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，包括直剪仪本体，可拆卸渗流模块、温度作用模块及可视化高清颗粒捕捉模块。本发明的直剪仪本体利用切向及法向两套伺服系统可实现常应力、常刚度、常体积法向边界下的界面直剪试验。直剪仪本体的法向边界条件，主要依靠法向伺服电机对反馈来的位移和力信号，实现等体积、等应力、等刚度法向边界控制。本发明的直剪仪不仅能实现常应力、常刚度、常体积的法向边界，还可考虑土体渗蚀‑剪切作用、温度‑剪切作用，结合可视化高清捕捉手段，可深入探究结构物界面土体发生渗流前后，经受温度循环之后的剪切强度特性以及界面处颗粒运移微观机制。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	国振;王立忠;李雨杰;洪义;李玲玲;周文杰;芮圣洁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910832248.7
公开号：	CN110455646A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	万尾甜;韩介梅
分类号：	G01N3/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，包括直剪仪本体(1)，其特征在于，还包括可拆卸渗流模块(2)、温度作用模块(3)及可视化高清颗粒捕捉模块(4)；所述的直剪仪本体(1)包括底座(5)、切向伺服电机(6)、刚性反力架(7)、伺服控制系统(8)、以及自下而上依次设于底座(5)上的水平滑轨(9)、滑块(10)、可拆卸模拟界面镀锌钢板(11)、无盖水浴箱(12)、可竖向移动盖板(13)、承载板(14)、法向伺服电机(15)；所述的刚性反力架(7)设置于底座(5)上，所述的法向伺服电机(15)设置于刚性反力架(7)上，所述的刚性反力架(7)的两个侧面还设有竖向滑轨(16)；所述的可竖向移动盖板(13)与竖向滑轨(16)的连接处设有竖向限位调节阀(17)；所述的无盖水浴箱(12)内设有方形透明限位环(18)；所述的方形透明限位环(18)内部中空且装有试验土体，其顶部与可竖向移动盖板(13)底部相连；所述的滑块(10)与切向伺服电机(6)之间设有力传感器(19)；所述的伺服控制系统(8)用于控制切向伺服电机(6)和法向伺服电机(15)；所述的可拆卸渗流模块(2)包括进水管路(20)、出水管路(21)和渗压流量调控系统(22)；所述的进水管路(20)依次连接储水箱(23)、渗压流量调控系统(22)、第一阀门(24)、水压力传感器(25)、电磁流量计(26)、方形透明限位环(18)，所述的出水管路(21)依次连接方形透明限位环(18)、第二阀门(27)、颗粒收集装置(28)、水泵(29)、储水箱(23)；所述的方形透明限位环(18)靠近进水管路(20)侧设有透水石(43)，用于对进水整流并使之均匀平稳地流入试验土体；所述的方形透明限位环(18)靠近出水管路(21)侧均匀开有圆孔，其外侧设有带孔的夹板(30)，圆孔与夹板(30)上的孔的孔径一致，通过控制夹板(30)的运动可调节渗流孔径；所述的夹板(30)外侧设有不透水板，二者之间形成密闭腔体(42)，密闭腔体(42)与出水管路(21)相连；所述的温度作用模块(3)包括S型铜管(31)、温度传感器(32)、温度调控系统(33)，储水箱(23)；所述的S型铜管(31)埋设在所述的可拆卸模拟界面镀锌钢板(11)上，并通过水管与储水箱(23)相连；所述的温度调控系统(33)用于控制储水箱(23)中循环水的温度，所述的S型铜管(31)通过循环水对无盖水浴箱(12)进行加热，所述的温度传感器(32)用于对无盖水浴箱(12)内的温度进行测量，并将温度反馈至温度调控系统(33)进行调整；所述的可视化高清颗粒捕捉模块(4)包括水下高清摄像头(34)和图像处理系统(35)，所述的水下高清摄像头(34)设置在所述的无盖水浴箱(12)内壁，用于监测界面位置的土体运动情况；所述的图像处理系统(35)用于对水下高清摄像头(34)拍摄的图像进行处理；所述的伺服控制系统(8)、渗压流量调控系统(22)、温度调控系统(33)、图像处理系统(35)集成在一台计算机(36)进行控制；所述的方形透明限位环(18)距离可拆卸模拟界面镀锌钢板(11)2mm处在垂直剪切方向设有一对弯曲元(37)，用于检测各种状态下的土体剪切波速。 2.根据权利要求1所述的一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，其特征在于，所述的滑块(10)通过螺母(38)与可拆卸模拟界面镀锌钢板(11)连接，所述的方形透明限位环(18)与可竖向移动盖板(13)通过螺母(39)连接，所述的无盖水浴箱(12)焊接在可拆卸模拟界面镀锌钢板(11)上。 3.根据权利要求1所述的一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，其特征在于，所述的承载板(14)底部中心设有土压力计(40)，用于与力传感器(19)对比法向力大小。 4.根据权利要求1所述的一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，其特征在于，所述的渗压流量调控系统(22)对土体施加的渗流压力为1～500kPa、流量为0～20cm3/s。 5.根据权利要求1所述的一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，其特征在于，所述的切向伺服电机(6)及法向伺服电机(15)提供的剪切力和法向压力为0～1MPa。 6.根据权利要求1所述的一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，其特征在于，所述的颗粒收集装置(28)包括一套标准筛(41)，孔径由上至下依次为减小，用于确定整体渗蚀量以及颗粒级配变化。 7.根据权利要求1所述的一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，其特征在于，所述的温度传感器(32)呈直线均匀布置在可拆卸模拟界面镀锌钢板(11)上，用于验证无盖水浴箱(12)内钢-砂界面处温度的均匀性，温度控制范围为0～70℃。 8.根据权利要求1所述的一种可考虑温度、渗流作用的可视化界面直剪仪，其特征在于，所述的透水石(43)嵌入方形透明限位环(18)中，嵌入深度为方形透明限位环(18)壁厚的一半。
所属类别：	发明专利