[發(fā)明專利]一種提高人工合成透明土材料強(qiáng)度的制配方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810061565.9
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108344607A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仉文崗;楊昌友;向鈺周;張艷梅
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

本發(fā)明公開了一種提高人工合成透明土材料強(qiáng)度的制配方法，該透明土材料由玻璃砂、玻璃纖維和具有相同折射率的無色孔隙液體組成，其中無色孔隙液體采用正12烷與15號白油混合而成。在配置之前需要將玻璃纖維均勻分散在玻璃砂中，在制配過程中，用玻璃棒不斷地?cái)嚢瑁ＷC充分混合；利用真空箱抽真空去除混合物中殘余空氣，使得玻璃砂和玻璃纖維充分飽和。本發(fā)明操作簡便，制配透明土的材料來源廣泛，價(jià)格便宜且無毒害，最主要的是能達(dá)到較好的透明效果，可以得到較好的激光散斑圖像，制配好的透明土可以用于土木工程相關(guān)模型試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)土體內(nèi)部變形的非侵入式觀測，同時(shí)可得到土體內(nèi)部的連續(xù)變形，有效避免了傳統(tǒng)只能觀測土體表面變形的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程可視化模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種提高人工合成透明土材料強(qiáng)度的制配方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的測量土體變形的方法是在土體內(nèi)部預(yù)埋壓力傳感器和電阻應(yīng)變片等方法來進(jìn)行測量，由于預(yù)埋的應(yīng)變片和傳感器等與周圍土體的性質(zhì)不同，而且在預(yù)埋過程中對土體有不同程度的擾動(dòng)，因此這種方法對土體的各種表現(xiàn)，如力學(xué)表現(xiàn)、變形等有不同程度的影響，測量結(jié)果也因此受到影響。

為了減少上述方法帶來的影響，研究者利用射線照相等非接觸技術(shù)研究土體內(nèi)部變形，比如X-射線、γ-射線、計(jì)算機(jī)軸向斷層掃描(CAT)和核磁共振成像(MRI)，但是運(yùn)用這些方法的實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用昂貴，也就限制了其應(yīng)用與推廣。

接著數(shù)字圖像技術(shù)逐漸發(fā)展起來，為土體變形量測提供了新的思路，可在模型邊界放置位移標(biāo)記物，通過數(shù)碼相機(jī)拍照，獲得標(biāo)記物各個(gè)過程的位置，對放置的位移標(biāo)記物進(jìn)行坐標(biāo)分析，得出位移，但是這種方法測量精度較低，不易得到標(biāo)點(diǎn)速度，測點(diǎn)數(shù)量有限、測點(diǎn)布置費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)會(huì)對土體造成一定程度的擾動(dòng)。高速高分辨率數(shù)碼相機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了土體非接觸變形量測的發(fā)展，提供了一條簡便的途徑，不再需要在模型表面或內(nèi)部放置標(biāo)記點(diǎn)，而是直接利用圖像分析技術(shù)對照片進(jìn)行相關(guān)分析，但是這些方法也只能測得土體表面變形，仍然難以得到土體內(nèi)部的變形規(guī)律。

利用人工合成透明土和數(shù)字圖像處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)土體內(nèi)部變形的測量，為巖土工程模型試驗(yàn)獲得土體內(nèi)部變形規(guī)律提供了可能，可以廣泛的運(yùn)用于隧道開挖土體變形規(guī)律及破壞機(jī)理模型試驗(yàn)、沉樁模型試驗(yàn)和土中污染物擴(kuò)散等模型試驗(yàn)。對探究巖土工程相關(guān)問題具有重要意義，具有較高的科研價(jià)值。

已有相關(guān)學(xué)者做了部分研究，2002年，伊斯坎德爾(Iskander)等利用無定型硅粉、凝膠和具有相同折射率的孔隙流體配成了一種透明土，但是無定形硅粉和凝膠是多孔介質(zhì)，內(nèi)部微細(xì)孔道較多，配成的透明土壓縮性大，與天然土體性質(zhì)差別較大，同時(shí)微細(xì)孔道的存在，較難實(shí)現(xiàn)真空飽和，影響透明土透明性。

現(xiàn)有技術(shù)中包括利用熔融石英砂和相同折射率的溴化鈣溶液配制出一種人工合成透明土，但是溴化鈣溶液對溫度比較敏感而且具有一定的腐蝕性。

現(xiàn)有技術(shù)中還包括利用玻璃砂和正12烷與15號白油混合液配制出透明度較高的人工合成透明土，但是配制出的透明土穩(wěn)定性較差，在模擬隧道開挖過程中坍塌速度過快，不能很好的得到其坍塌過程土體連續(xù)變形情況。

因此配制透明度較高且穩(wěn)定性好的透明土的研究還處于空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種提高人工合成透明土材料強(qiáng)度的制配方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種提高人工合成透明土材料強(qiáng)度的制配方法，其特征在于，包括以下技術(shù)步驟：

1)將玻璃砂和玻璃纖維分別進(jìn)行清洗、烘干，得到去除雜質(zhì)和水分的玻璃砂和玻璃纖維；

所述玻璃砂級配范圍為0.1～0.5mm；

所述玻璃纖維直徑為5～15um，長度為3～6cm；