[發明專利]土體干濕變形及裂紋演化規律試驗系統

在審

• 申請號: 201910765502.6
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110398453A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 賀勇;吳冬宇;李冰冰;張可能;陳永貴;葉為民
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 張勇

本發明提供了一種土體干濕變形及裂紋演化規律試驗系統，包括：有機玻璃罩，所述有機玻璃罩頂部開設有一相機鏡頭預留孔，所述有機玻璃罩側壁相對地開設有第一通氣孔和第二通氣孔；不銹鋼試樣基座，所述不銹鋼試樣基座為一圓柱體結構，所述不銹鋼試樣基座內部設置有第一溶液通道和第二溶液通道，所述不銹鋼試樣基座的頂面中心設置有一圓形的土樣槽，所述土樣槽中心設置有一圓形的透水石槽，所述透水石槽中心同軸設置有多個環形凸臺，所述環形凸臺間的凹陷結構為溶液循環槽；本發明實現了土體濕化、干燥收縮、干濕循環、裂縫開展及演化全過程的監測，考慮了多因素耦合作用下、復雜環境工況下土體變形及開裂特征，提高了試驗精度。

技術領域

本發明涉及地質工程及土木工程巖土技術領域，特別涉及一種土體干濕變形及裂紋演化規律試驗系統。

背景技術

近年來，越來越多的研究關注于土體干濕變形及其裂縫發展演化規律，特別是針對含蒙脫石礦物較多的黏土類，如膨脹土(膨潤土)、紅粘土、高嶺土及其它黏土類。多雨潮濕季節，土體吸水發生膨脹，含水量增加，孔隙比增大，干密度變小，可能產生脹裂，導致力學性能減弱；少雨干旱季節，土體蒸發失水，含水量減小，引起土中吸力增大，在土體內部逐漸形成張拉應力場，當張拉應力超過土體抗拉強度時，便會產生裂縫。裂縫的產生會極大地改變土體工程特性，導致承載力降低，壓縮性增大，滲透性增強，不僅對建筑工程質量產生嚴重影響，也必將危害人類生命財產安全。土體裂縫引起的重大工程問題主要包括：土質邊坡失穩，滑坡災害頻發；水土流失嚴重，生態環境破壞。此外，對固體廢棄物地質處置場等重大基礎設施而言，粘土類工程屏障是其最為關鍵的組成部位，對阻止地下水入滲、控制污染物運移具有重要作用，在復雜的熱、水和力耦合條件下極有可能產生土體裂縫，從而嚴重削弱工程屏障的阻滯功能，對周圍土壤和水體環境構成嚴重威脅。

目前，針對土體開裂的研究聚焦于單一環境條件，觀察溫度或濕度控制條件下土層厚度、干濕循環次數因素對土體裂縫形成規律的影響，并通過數字圖像處理技術揭示這些因素的致裂機理，但現有的針對土體開裂的傳統研究方法不能揭示復雜條件下土體的開裂機理，阻礙了相應工程處治方法的提出。

發明內容

本發明提供了一種土體干濕變形及裂紋演化規律試驗系統，其目的是為了觀測溫度、濕度和化學因素耦合作用下的變形開裂情況，實現高試驗精度的同時，能更好的獲取研究開裂力學模型所需的相關參數。

為了達到上述目的，本發明的實施例提供了一種土體干濕變形及裂紋演化規律試驗系統，包括：

有機玻璃罩，所述有機玻璃罩頂部開設有一相機鏡頭預留孔，所述有機玻璃罩側壁相對地開設有第一通氣孔和第二通氣孔；

不銹鋼試樣基座，所述不銹鋼試樣基座為一圓柱體結構，所述不銹鋼試樣基座內部設置有第一溶液通道和第二溶液通道，所述不銹鋼試樣基座的頂面中心設置有一圓形的土樣槽，所述土樣槽中心設置有一圓形的透水石槽，所述透水石槽中心同軸設置有多個環形凸臺，所述環形凸臺間的凹陷結構為溶液循環槽；所述第一溶液通道和所述第二溶液通道連通所述溶液循環槽和所述不銹鋼試樣基座側壁；

溶液循環系統，所述溶液循環系統包括溶液容器和蠕動泵、第一蠕動管和第二蠕動管；所述第一蠕動管穿設在所述蠕動泵中；所述第一蠕動管的一端通入所述溶液容器的溶液內，另一端用于連通所述第一溶液通道；所述第二蠕動管的一端設置在所述溶液容器的溶液上方，另一端用于連通所述第二溶液通道；

吸力控制系統，所述吸力控制系統包括氣動泵、吸力瓶、氣體過濾瓶、第一氣體管道和第二氣體管道，所述吸力瓶中設置有飽和鹽溶液，所述吸力瓶與所述氣體過濾瓶之間通過管道連通，所述氣動泵通過管道連通至所述吸力瓶內的飽和鹽溶液中；所述第一氣體管道的一端連通所述氣動泵，另一端用于連通所述第二通氣孔；所述第二氣體管道的一端連通所述氣體過濾瓶，另一端用于連通所述第一溶液通道。