[發明專利]一種巖土水力耦合分析系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201810081441.7
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108088860A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 楊典森;李康;陳衛忠;王燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046;G01N23/083;G01N23/087;G01N23/10
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 朱昀

1.一種巖土水力耦合分析系統，其特征在于，包括：

密閉容器，內部構成用以容納試樣的密閉空間，其上設有濕度傳感器；

夾持件，設于所述密閉容器的內部，用以固定所述試樣；

濕度控制儀，與所述密閉容器通過管路密閉連接，用以控制所述密閉容器內的濕度；

伺服加壓裝置，其液壓缸的側壁密閉的穿過所述密閉容器的底部，所述伺服加壓裝置的加載活塞用以對所述試樣進行軸向加載；

CT掃描裝置，包括用以對所述試樣進行CT掃描的射線源和探測器，所述射線源和探測器以可沿所述密閉容器旋轉的方式分別設在所述密閉容器的兩側；

數據采集控制系統，與所述濕度傳感器、濕度控制儀、CT掃描裝置連接；

通過所述伺服加壓裝置調節對所述試樣施加的不同壓力，所述數據采集控制系統通過所述濕度傳感器和濕度控制儀監控并調節所述密閉容器中的濕度，并在CT掃描過程中調節所述射線源和探測器的旋轉，從而實現試樣不同壓力、不同濕度下的CT掃描測量。

2.根據權利要求1所述的巖土水力耦合分析系統，其特征在于，所述射線源和探測器以可朝向或遠離所述密閉容器移動的方式設置在所述密閉容器的兩側，所述數據采集控制系統控制調整所述射線源和探測器與所述密閉容器的距離。

3.根據權利要求2所述的巖土水力耦合分析系統，其特征在于，所述系統還包括滑軌，所述射線源和所述探測器通過各自的滑塊以可沿所述滑軌軸向運動的方式設在所述滑軌上。

4.根據權利要求3所述的巖土水力耦合分析系統，其特征在于，所述滑軌固定在旋轉底座上，所述旋轉底座通過自身的轉動，帶動所述滑軌運動，進而實現所述射線源和所述探測器沿所述密閉容器的旋轉。

5.根據權利要求4所述的巖土水力耦合分析系統，其特征在于，所述旋轉底座懸掛在所述密閉容器的上方。

6.根據權利要求1所述的巖土水力耦合分析系統，其特征在于，所述密閉容器通過支撐桿件固定在加載平臺底座上；所述支撐桿件為空心管件，所述液壓缸穿過所述空心管件的內部，所述液壓缸的下部設于所述加載平臺底座內。

7.根據權利要求1所述的巖土水力耦合分析系統，其特征在于，系統還包括溫度傳感器和溫度控制儀，所述溫度控制儀和所述濕度控制儀為一體機。

8.根據權利要求1所述的巖土水力耦合分析系統，其特征在于，連接所述濕度控制儀和密閉容器的所述管路包括進氣管路和出氣管路。

9.一種適用于巖土水力耦合分析系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

調節密閉容器的濕度至第一設定濕度，對試樣施加軸壓，調節伺服加載泵使所述軸壓達到第一壓力值，控制CT裝置掃描所述試樣，掃描過程中，控制射線源和探測器的旋轉；

重復上述步驟，獲取不同濕度和/或不同軸壓條件下的CT掃描圖，從而觀測所述試樣的孔隙流體和巖土介質之間在水力耦合過程中相互作用下的微觀作用。

10.根據權利要求9所述的適用于巖土水力耦合分析系統的控制方法，其特征在于，所述調節密閉容器的濕度至第一設定濕度包括：接收密閉容器的濕度數據，比較所述濕度數據與所述第一設定濕度的濕度差值，根據所述濕度差值，調節具有設定濕度的空氣輸入量和/或排出量，直到所述濕度差值小于容許濕度差值；

所述控制CT裝置掃描所述試樣包括：獲取試樣在CT掃描裝置中的掃描視野的實際顯示范圍，根據所述實際顯示范圍與目標顯示范圍的范圍差值，調節所述掃描裝置中CT射線源和探測器與所述試樣的距離，控制所述CT裝置開始掃描。