[發(fā)明專利]一種考慮溫度梯度下土體漲縮特性的靜動(dòng)力綜合試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810459086.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN108572189B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)偉;張亮;楊忠年;蘇雷;凌賢長(zhǎng);王勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/00
• 分類號(hào): G01N25/00;G01N25/14;G01N3/00;G01N3/02;G01N3/18;G01N3/30
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 萬(wàn)桂斌

本發(fā)明公開一種考慮溫度梯度下土體漲縮特性的靜動(dòng)力綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，通過試樣上端的溫控循環(huán)腔實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的低溫凍結(jié)和升溫凍融，結(jié)合實(shí)際實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際工程中凍脹融沉現(xiàn)象的模擬；采用水蒸氣的方式對(duì)試樣濕度變化進(jìn)行精確控制，較好的模擬實(shí)際工程中干縮濕脹現(xiàn)象；并設(shè)計(jì)可自由旋轉(zhuǎn)、升降的電鏡，對(duì)試樣側(cè)面進(jìn)行全方位的掃描，有助于觀測(cè)試樣由于外界環(huán)境改變而引起的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，為分析物理力學(xué)性質(zhì)的改變提供理論支持；創(chuàng)造性的提出雙層硅油環(huán)設(shè)計(jì)方案，提高試驗(yàn)精度，從而得出有效膨脹力；另外通過在試樣側(cè)壁上布設(shè)光纖，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確監(jiān)測(cè)，并結(jié)合試樣外側(cè)局部應(yīng)變傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣整體應(yīng)變的全方位監(jiān)測(cè)；本發(fā)明設(shè)計(jì)實(shí)用價(jià)值及推廣價(jià)值高，對(duì)于室內(nèi)模擬膨脹土凍融?漲縮情況、監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)變化具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域,具體涉及一種考慮溫度梯度下土體漲縮特性的靜動(dòng)力綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，應(yīng)用于室內(nèi)模擬膨脹土凍融-漲縮情況下，監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)變化。

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)膨脹土分布廣泛的國(guó)家，膨脹土的膨脹或收縮能給工程建筑帶來(lái)嚴(yán)重的危害。同時(shí)，凍土區(qū)域在我國(guó)廣泛分布，凍土病害問題突出，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了我國(guó)凍土地區(qū)的基礎(chǔ)工程建設(shè)速度和地區(qū)發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)在凍脹機(jī)理方面的研究尚不成熟，還沒找到較合理的模型，亟待實(shí)驗(yàn)技術(shù)條件的支撐。

申請(qǐng)公布號(hào)為【CN106644750A】的發(fā)明專利公開一種開放系統(tǒng)凍融土動(dòng)靜三軸測(cè)試儀，可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)凍土試驗(yàn)、動(dòng)荷載作用時(shí)不同應(yīng)力狀態(tài)下試樣單向凍融試驗(yàn)等。但是，現(xiàn)有的試驗(yàn)儀器在試驗(yàn)精度、應(yīng)用范圍及實(shí)用性方面仍然有所欠缺，亟待提出一種利用開放系統(tǒng)靜動(dòng)力凍脹-膨脹試驗(yàn)系統(tǒng)，以開展各種動(dòng)荷載作用下土體的動(dòng)力響應(yīng)及其動(dòng)力特性的實(shí)驗(yàn)研究，包括地基工程、大壩、道路工程、海洋工程、管道工程等各類工程及設(shè)備的穩(wěn)定性、損傷識(shí)別和健康診斷以及土—結(jié)構(gòu)相互作用試驗(yàn)研究以及公路/鐵路工程結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)研究。以大大促進(jìn)重大工程建設(shè)能力，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在中在土工試驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)方面存在的缺陷，提出一種考慮溫度梯度下土體漲縮特性的靜動(dòng)力綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，以精確的模擬實(shí)際情況下膨脹土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)變化情況，并觀察土體細(xì)觀結(jié)構(gòu)隨外界環(huán)境變化情況。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種考慮溫度梯度下土體漲縮特性的靜動(dòng)力綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，包括鋼制框架、中央傳力桿、加載系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、含水率控制系統(tǒng)和主控系統(tǒng)，中央傳力桿設(shè)置在鋼制框架上，所述加載系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和含水率控制系統(tǒng)均與主控系統(tǒng)相連；

所述加載系統(tǒng)包括靜力荷載加載裝置和動(dòng)力荷載加載裝置，以在中央傳力桿上施加靜力荷載或動(dòng)力荷載，所述靜力荷載加載裝置包括配重塊，通過配重施加；動(dòng)力荷載加載裝置采用激振器施加；所述溫控系統(tǒng)包括水浴裝置、循環(huán)管路、溫控循環(huán)腔和硅膠膜，所述硅膠膜包裹在試樣外側(cè)，溫控循環(huán)腔位于試樣的上方并環(huán)繞中央傳力桿設(shè)置，水浴裝置通過循環(huán)管路與溫控循環(huán)腔相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的溫度調(diào)控，模擬實(shí)際工程中凍脹融沉現(xiàn)象；

所述含水率控制系統(tǒng)包括光纖、光纖解調(diào)儀和超聲波蒸汽發(fā)生裝置，所述光纖設(shè)置在硅膠膜內(nèi)壁上，光纖與光纖解調(diào)儀相連，以檢測(cè)試樣濕度，硅膠膜的外壁上還設(shè)置有與主控系統(tǒng)相連的環(huán)狀局部應(yīng)變傳感器，可以與光纖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣整體應(yīng)變的全方位監(jiān)測(cè)；硅膠膜的下方設(shè)置有蒸汽導(dǎo)管，蒸汽導(dǎo)管與超聲波蒸汽發(fā)生裝置相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣均勻的加濕處理，通過控制循環(huán)氣體中水蒸氣的含量控制試樣濕度的變化，模擬實(shí)際工程中干縮濕脹現(xiàn)象；