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原文传递全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置

专利名称：	全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置
摘要：	本发明公开了一种全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，包括土样受拉单元、应力应变测试单元和图像采集单元，所述土样受拉单元为环形土样受拉单元，所述环形土样受拉单元上可拆卸设置有低吸力测量装置和高吸力测量装置，所述环形土样受拉单元的正上方悬空设置有摄像装置，所述环形土样受拉单元通过摄像装置与图像采集单元连接，所述环形土样受拉单元与应力应变测试单元电连接，联合运用张力计和饱和盐溶液两种控制吸力方法，能够进一步扩大吸力研究的变化范围，动态观测全吸力范围内土体内部拉应力的变化及裂隙的发育情况。
专利类型：	发明专利
申请人：	华北水利水电大学
发明人：	张俊然;胡魁;韩明涛;余斌;焦继伟;孟旭;霍继炜;姜彤;翟国政;高宇甲;李俊杰;赵金玓;朱云江;陈金权
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911391628.8
公开号：	CN111044366A
代理机构：	郑州中原专利事务所有限公司
代理人：	王晓丽
分类号：	G01N3/08;G01N3/10;G01N3/06;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/08;G01N3/10;G01N3/06
申请人地址：	450011 河南省郑州市金水区北环路36号
主权项：	1.全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，包括土样受拉单元、应力应变测试单元（11）和图像采集单元（7），其特征在于：所述土样受拉单元为环形土样受拉单元，所述环形土样受拉单元上可拆卸设置有低吸力测量装置（6）和高吸力测量装置，所述环形土样受拉单元的正上方悬空设置有摄像装置（2），所述环形土样受拉单元通过摄像装置（2）与图像采集单元（7）连接，所述环形土样受拉单元与应力应变测试单元（11）电连接。 2.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述低吸力测量装置（6）的吸力测量值不超过2.6MPa,所述高吸力测量装置的吸力测量值大于2.6MPa。 3.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙式样装置，其特征在于：所述低吸力测量装置（6）和高吸力测量装置均与吸力显示器（8）电连接，所述吸力显示器（8）内设置有具有数据处理和控制功能的芯片，所述芯片为单片机芯片。 4.根据权利要求3所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙式样装置，其特征在于：所述低吸力测量装置（6）为张力计，所述张力计包括张力计主体（23）、多孔陶土板（24）、隔膜（22）、张力应变片（26）、储水器（25）和张力帽（21），其中，所述隔膜（22）将张力计主体（23）分割为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室且与隔膜（22）相对的端口处设置有张力帽（21），所述第一腔室内设置有张力应变片（26），所述张力应变片（26）与吸力显示器（8）电连接，所述第二腔室内设置有多孔陶土板（24），所述多孔陶土板（24）与隔膜（22）之间设置有储水器（25）。 5.根据权利要求3所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙式样装置，其特征在于：所述高吸力测量装置为吸力控制循环系统，所述吸力控制循环系统包括环形土样密闭缸、饱和盐溶液密闭缸（20）和空气循环泵（19），其中，所述环形土样密闭缸包括上盖（17）、下盖（15）和缸体（16），所述缸体（16）可拆卸设置在上盖（17）和下盖（15）之间，所述缸体（16）上的相对两侧设置有过孔，所述土样密闭缸上盖（17）上和饱和盐溶液密闭缸（20）顶端均相对设置有两个管道（18）通孔，所述管道（18）通孔中各设置有管道（18），所述环形土样密闭缸通过两支管道（18）与饱和盐溶液密闭缸（20）连接，所述两支管道（18）中的任一管道（18）上设置有空气循环泵（19）和压力传感器，所述压力传感器与吸力显示器（8）电连接。 6.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述环形土样受拉单元包括环形土样盛放装置（5）、土样裂隙捕捉层和称重装置（14），其中，所述称重装置（14）上设置有环形土样盛放装置（5），所述环形土样盛放装置（5）内盛放有环形土样（12），所述环形土样（12）的顶层可拆卸设置有土样裂隙捕捉层，所述土样裂隙捕捉层上设置有摄像装置（2）。 7.根据权利要求6所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述土样裂隙捕捉层为砂土，所述称重装置（14）为天平，所述环形土样盛放装置（5）包括外环（4）和内环（3），所述外环（4）和内环（3）均为PVC材料围合组成，所述外环（4）和内环（3）内均涂抹有润滑油，所示外环（4）上开设有插入低吸力测量装置的通孔。 8.根据权利要求7所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述内环（3）内可拆卸设置有应变片（13），所述应变片（13）为两个应变片（13）对称设置在内环（3）中心处，所述应变片（13）为电阻式应变片，所述环形土样盛放装置（5）通过应变片（13）与应力应变测试单元（11）电连接。 9.根据权利要求8所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述应力应变测试单元（11）包括温度含水率显示器（9）、四通道应变数据采集器（10），所述应变片（13）与四通道应变数据采集器（10）电连接，所述温度含水率显示器（9）设置在称重装置（14）上，所述温度含水率显示器（9）与四通道应变数据采集器（10）电连接，温度含水率显示器为（9）液晶显示屏或数码管种的任意一种，所述四通道应变数据采集器（10）中包括具有数据计算处理功能的控制器，所述控制器为MCU、PC机、PLC或工控机中的任意一种。 10.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述摄像装置（2）为CCD高速相机，与所述CCD高速相机配对设置有相机支架（1），所述相机支架（1）设置在称重装置（14）一侧，所述CCD高速相机与图像采集单元（7）电连接，所述图像采集单元（7）为PIV测试系统。
所属类别：	发明专利