[實用新型]觀測裂土裂隙發展演化過程的試驗裝置

有效

• 申請號: 201220428318.6
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN202814824U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 張先偉;孔令偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N21/17
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏峰

技術領域

本實用新型涉及土體工程力學試驗儀器技術領域，尤其涉及一種觀測裂土裂隙發展演化過程的試驗裝置，利用該裝置開展裂土裂隙在干縮失水影響下裂隙發展演化規律試驗，有助于科研人員加深對土體裂隙變化物理過程的了解，并為最終建立在氣候作用下裂土工程穩定性預測預報模型奠定基礎。?

背景技術

裂土（裂隙黏土、膨脹土、脹縮土等的統稱）的裂隙是影響其工程性質的重要因素。在氣候及外部環境影響下，土體因失水干縮產生的裂隙土體的強度和穩定性有重要影響。地下水的滲流、污染物的擴散等也受土體裂隙形狀和大小的控制。隨著交通、水電工程、建筑工程、礦業開發、石油開采、核廢料處理等領域的快速發展，對土體裂隙發生、發展演化規律進行深入研究具有重要意義。?

對裂隙的調查、測量和統計是評價土體質量、提取土體力學參數和進行數值仿真分析的基礎。目前，對土體裂隙的野外調查和現場測量還是以手工測量方法為主，手工方法工作效率較低，易受到自然條件的影響，引起的隨機誤差和系統誤差較大。因此，一些研究者通過室內模擬自然環境對土體裂隙演化展開研究。數碼攝像以及數字圖像識別分析技術的發展為實現高效的裂隙測量提供了一種可能途徑。這種方法的關鍵在于對裂隙圖像的計算機識別，其前提是獲得清晰的可準確表現裂土在環境變化情況下裂隙發育過程的數碼照片。然而，照片拍攝過程中光線等外部環境影響對拍攝效果影響較大，直接影響到后續試驗與分析。?

此外，裂土產生裂隙主要原因是水的蒸發，對于裂隙發展演化試驗必須觀測土體含水率的變化，而現有試驗方法并不能實時動態記錄土體含水率變化。?

發明內容

本實用新型的目的是在于提供了一種觀測裂土裂隙發展演化過程的試驗裝置，結構簡單，使用方便，結果準確性高，試驗全過程只需控制電腦采集數據，減少了人為影響誤差。解決了現有室內模擬裂土在失水干縮過程裂隙演化試驗中、拍攝照片易受外部環境干擾、無法對土體含水率實時記錄、進而不能準確獲得土體裂隙演化規律的難題。?

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種觀測裂土裂隙發展演化過程的試驗裝置，其原理是利用成像效果好的CCD攝像頭拍攝土體裂隙演化照片，利用高精度電子天平監測?土體裂隙發育過程中的失水質量，利用電腦控制攝像頭與電子天平達到實時采集數據，利用密封不透光的暗箱避免外界對試驗的干擾以及拍攝照片的影響。?

一種觀測裂土裂隙發展演化過程的試驗裝置，該裝置包括：試驗箱，成像裝置，成像輔助裝置，含水率監測裝置，數據采集裝置。?

其中，試驗箱包括：暗箱、暗室蓋、第一合頁、第二合頁、第一孔洞、第二孔洞、第三孔洞、第四孔洞、第五孔洞、第一掛鉤、第二掛鉤。暗箱與暗室蓋為木制，暗箱與暗室蓋分別通過第一合頁、第二合頁連接，第一合頁距離暗箱頂部為70cm、第二合頁距離暗箱底部為70cm。暗箱為邊長30cm，高為300cm的立方體，暗室蓋尺寸為30cm×300cm。孔洞直徑為1cm，其中第一孔洞為螺環孔，與螺旋伸縮桿外徑匹配；第二孔洞內穿過CCD攝像頭電源線以及數據傳輸線；第三孔洞內穿過第一LED冷光燈的電源線；第四孔洞內穿過第二LED冷光燈的電源線；第五孔洞內穿過電子天平電源線與數據傳輸線。?

成像裝置包括：CCD攝像頭與螺旋伸縮桿。電源線及數據傳輸線從第二孔洞穿過與電腦相連。螺旋伸縮桿長20cm，從第一孔洞穿過，下部固定CCD攝像頭，CCD攝像頭的鏡頭距離暗箱頂部為38cm。?

成像輔助裝置包括：第一LED冷光燈、第二LED冷光燈、第一反光板、第二反光板。第一LED冷光燈與第二LED冷光燈距離暗箱頂部38cm，第一LED冷光燈與第二LED冷光燈的電源線從第三孔洞與第四孔洞中穿過。第一反光板與第二反光板通過鐵釘固定與暗箱的頂部。?

含水率監測裝置主要是帶有電腦控制可自動采集測量數據功能的電子天平（精度達到0.001g）。電子天平擺放于暗箱底部。?

數據采集裝置是電腦，負責采集CCD攝像頭的成像數據以及電子天平稱量的質量數據。?

本實用新型的使用步驟：?

將暗室放于水平平面，安裝螺旋伸縮桿、LED冷光燈、反光板、安裝CCD攝像頭與電子天平并連接電腦，將各部件的電源線或數據傳輸線穿過孔洞。接通電源，調整螺旋伸縮桿高度與反光板角度，調試CCD攝像頭焦距，將測試土樣放于電子天平上，關上暗室蓋并掛上掛鉤。實時通過電腦控制CCD攝像頭與電子天平工作，記錄數據。?

本實用新型的有益效果：?