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原文传递一种土的干燥收缩试验装置及其反演土水特征曲线的方法

专利名称：	一种土的干燥收缩试验装置及其反演土水特征曲线的方法
摘要：	本发明提供一种土的干燥收缩试验装置，包括土样放置与称重采集平台、环境支持与图像采集平台、位移采集平台等组成。通过将位移采集平台置于土样放置与称重采集平台上，将图像采集与环境支持平台和土样放置与称重采集平台相连接，将土样置于位移采集平台内，并将土样放置与称重采集平台与恒温水浴、水分雾化器和数据采集系统相连接，即形成本发明的一种土的干燥收缩试验装置。同时提供一种基于土的干燥收缩试验反演土水特征曲线的方法。本发明的效果是提供一种全新的测量土水特征曲线的方法。该方法操作简便，测量精度能够满足计算和工程需要，为非饱和土的应力变形问题研究提供基础支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	苏州汇才土水工程科技有限公司
发明人：	邵龙潭;郭晓霞;张钧达;陈之祥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910262231.2
公开号：	CN110031606A
代理机构：	常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	滕诣迪
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	215513 江苏省苏州市常熟市经济技术开发区四海路11号科创园
主权项：	1.一种土的干燥收缩试验装置，其特征在于：包括土样放置与称重采集平台(1)、环境支持与图像采集平台(2)、位移采集平台(3)，将位移采集平台(3)置于土样放置与称重采集平台(1)上，将环境支持与图像采集平台(2)与土样放置与称重采集平台(1)相连接，将土样(4)置于位移采集平台(3)内，并将土样放置与称重采集平台(1)分别与恒温水浴、水分雾化器和数据采集系统相连接。 2.根据权利要求1所述的土的干燥收缩试验装置，其特征在于：所述的土样放置与称重采集平台(1)的表面设置有数显屏(12)，其上设有温度设置键(13)、湿度设置键(14)、启动键(15)、复位键(16)、开关键(17)；土样放置与称重采集平台(1)的还设置有水分雾化器接口(111)、恒温水浴接口(112)、数据输出接口(113)、相机连接接口(114)和充电接口(115)；在土样放置与称重采集平台(1)的上表面的中心设置有称重台(11)，在土样放置与称重采集平台(1)的上表面还设置有温度采集探头(18)和湿度采集探头(19)。 3.根据权利要求1所述的土的干燥收缩试验装置，其特征在于：所述的环境支持与图像采集平台(2)包括环境维护箱(21)、环境维护箱门(22)、数字相机(23)；环境支持与图像采集平台(2)的环境维护箱(21)呈正方体形式，环境维护箱(21)顶部设置有相机槽(211)，环境维护箱(21)侧面设置有磁力母坐(212)，环境维护箱(21)与环境维护箱门(22)通过铰链连接；环境维护箱门(22)内部边缘布置有密封胶垫(221)和磁力公坐(222)；将环境维护箱(21)与环境维护箱门(22)相连接，将数字相机(23)与相机槽(211)相连接，将相机数据线(231)与土样放置与称重采集平台(1)的相机连接接口(114)相连接。 4.根据权利要求1所述的土的干燥收缩试验装置，其特征在于：所述的位移采集平台(3)包括土样置样盒(31)、位移采集立杆(32)、千分表支撑杆(33)、千分表(34)、环刀(35)、垫片(36)；其中千分表(34)具有无线传输数据功能，位移采集平台(3)的千分表支撑杆(33)设置有双环状的千分表槽(331)，千分表支撑杆(33)的外侧设置有位移紧固螺栓孔(333)，将千分表(34)安装在千分表支撑杆(33)的千分表槽(331)，将位移紧固螺栓(332)安装在位移紧固螺栓孔(333)，将位移采集立杆(32)一端与千分表支撑杆(33)相连接，将位移采集立杆(32)另一端与土样置样盒(31)相连接，将环刀(35)置于土样置样盒(31)内，将垫片(36)置于千分表(34)支撑杆下部。 5.一种土的干燥收缩试验装置的反演土水特征曲线的方法，其特征在于步骤如下： 1)依据权利要求4所述的方法组装一种土的干燥收缩试验装置，将环境支持与图像采集平台(2)的相机数据线(231)与土样放置与称重采集平台(1)的相机连接接口(114)相连接，将土样放置与称重采集平台(1)的数据线(110)与数据采集系统相连接，将水分雾化器接口(111)、恒温水浴接口(112)分别与水分雾化器、恒温水浴相连接； 2)利用环刀(35)制备饱和的土样(4)，并将环刀(35)及环刀(35)内部所嵌的土样(4)放置在土样置样盒(31)内； 3)将千分表(34)的探头通过垫片(36)与土样(4)的上表面接触；将数字相机(23)探头对准土样(4)的表面； 4)通过土样放置与称重采集平台(1)的温度设置键(13)和湿度设置键(14)分别设置环境维护箱(21)的温度和湿度，通过启动键(15)开启一种土的干燥收缩试验装置记录ti时刻土样放置与称重采集平台(1)的称重读数mi、千分表(34)的读数hi和数字相机(23)的图像数据，并将土样放置与称重采集平台(1)开始时的称重读数记为m0，将土样放置与称重采集平台(1)开始时的千分表(34)的读数h0，当土样放置与称重采集平台(1)的称重读数mi恒定后停止试验并将此时称重读数记为me，将此时千分表(34)的读数he； 5)ti时刻土样的有效饱和度Se依据公式(1)计算，公式(1)为：式(1)中，Se为ti时刻土样的有效饱和度；Si为ti时刻土样的饱和度，可依据公式(2)计算；Sr为土样的残余饱和度，可通过停机时的称重读数和公式(3)计算，公式(2)和公式(3)分别为；式(2)和式(3)中，Si为ti时刻土样的饱和度；ds为土样的相对密度；e为土样的初始孔隙比；mw为土样的初始含水质量；m0为土样的初始质量，即土样放置与称重采集平台(1)开始时的称重读数记为m0；mi为ti时刻土样的质量，即步骤4)ti时刻土样放置与称重采集平台(1)的称重读数mi；me为土样的试验完成质量，即土样放置与称重采集平台(1)的称重读数mi恒定后停机时称重读数记为me；ms为土样中的土颗粒质量；Sr为土样的残余饱和度；me为土样放置与称重采集平台(1)的称重读数mi恒定后停止试验时的称重读数； 6)土样的基质吸力ua-uw可依据公式(4)计算，公式(4)为：式(4)中，ua-uw为ti时刻土样的基质吸力；σ’为不含有孔隙流体压强作用的外力土骨架应力，可通过饱和土的三轴固结试验确定；σn为总法向应力，本方法的σn取值为0；ua、uw分别为孔隙气压强和孔隙水压强，ua取值为0；Se为ti时刻土样的有效饱和度； 7)将基质吸力ua-uw作为横轴，土样的饱和度Si作为竖轴绘制曲线，即为该土样所代表土体的土水特征曲线。
所属类别：	发明专利