[發(fā)明專利]冰晶石在配制透明土中的應用及所制的透明土和生產方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410177604.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103913360A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 孔綱強
• 申請（專利權）人: 湖南城市學院
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/38
• 代理公司: 益陽市銀城專利事務所 43107
• 代理人: 舒斌

技術領域

本發(fā)明涉及一種透明土及生產方法，具體地說是一種采用低折射率的透明固體材料和相同折射率的無色孔隙液體配制透明土及生產方法，特別是涉及一種冰晶石在配制透明土中的應用及所制的透明土和生產方法。

背景技術

在巖土工程方面的模型試驗中，研究土體內部變形規(guī)律和機理，對探索巖土工程問題本質具有重要意義。傳統(tǒng)的土體變形測量方法是在土體內部埋設一系列傳感器，得到某些離散點的位移，但是傳感器容易受外界環(huán)境擾動的影響，測量結果往往不夠準確，同時不能給出土體內部連續(xù)變形的整個位移場?，F(xiàn)代數(shù)字圖像技術也只局限于測量土體的宏觀或邊界變形，不能實現(xiàn)對土體內部變形的可視化。利用X-射線、γ-射線、計算機層析掃描（CAT掃描）及磁共振成像技術（MRI）雖然可以用來測量土體內部的連續(xù)變形，但昂貴的費用限制了這些技術的廣泛應用。利用人工合成透明土結合光學觀測和圖像處理技術可以實現(xiàn)土體內部變形的可視化，其費用低廉，操作簡便。但其前提是獲得透明度較高，且性質與天然土體相似的人工合成透明土。目前已有采用不同材料來制配透明土，并得到了一些成果，但是其透明度效果有限，可穿透的透明厚度有限，從而無法在相對大一點的模型中進行試驗，影響模型試驗結果的可靠性和可推廣性。

文獻1：Allersma,?H.?G.?B.,?1982,?“Photo-Elastic?Stress?Analysis?and?Strains?in?Simple?Shear,”?Proceedings,?IUTAM?Symposium?on?Deformation?and?Failure?of?Granular?Materials,?Delft,?edited?by?P.?A.?Vermeer?and?H.?J.?Luger,?pp.?345-353.

在文獻1中，1982年，Allersma提出了用碎玻璃（折射率為1.4738）材料和相同折射率的液體混合，制配透明土。存在缺點：一是碎玻璃棱角容易引起入射光反射；二是碎玻璃材料的基本特性與土體基本特性相差較大；三是制配成的透明土屬于半透明材料，非透明材料。

文獻2：Iskander,?M.,?Lai,?J.,?Oswald,?C.,?and?Mainnheimer,?R.,?1994,?“Development?of?a?Transparent?Material?to?Model?the?Geotechnical?Properties?of?Soils,”?Geotech.?Test.?J.,?Vol.?17(4),?pp.?425-433.

文獻3：Iskander,?M.,?Liu,?J.,?and?Sadek,?S.,?2002a,?“Transparent?Silica?Gels?to?Model?the?Geotechnical?Properties?of?Sand,?”?Int.?J.?Phys.?Modell.?Geotech.,?Vol.?2(4),?pp.?27-40.

文獻4：Iskander,?M.,?Liu,?J.,?and?Sadek,?S.,?2002b,?“Transparent?Amorphous?Silica?to?Model?clay,”?J.?Geotech.?Geoenviron.?Eng.,?Vol.?128(3),?pp.?262-273.

文獻5：Liu,?J.?Y.,?Iskander,?M.,?and?Sadek,?S.,?2003,?“Consolidation?and?Permeability?of?Transparent?Amorphous?Silica,”?Geotech.?Test.?J.,?Vol.?26(4),?pp.?390-401.

在文獻2～5中，1998年、2002年，?Iskander?et?al.利用工業(yè)生產的無定型硅石粉末或凝膠（折射率為1.447）和具有相應折射率的孔隙液體制作了一種人工合成透明土。存在缺點：一是由于無定型硅石粉末或凝膠為多孔介質，內部微細孔道較多，制成的人工合成透明土壓縮性較大，和天然土體仍然存在比較大的差異；二是其真空飽和難度較大，影響了透明效果；三是可透明的厚度，約在12㎝左右，限制了人工合成透明土在巖土工程模型試驗中的進一步應用。

文獻6：吳明喜，?2006，人工合成透明砂土及其三軸試驗研究[D].?碩士論文，大連：大連理工大學，pp.?18-21.