[發明專利]一種土樣固定儀及土樣微觀結構演變規律測定裝置與方法

有效

• 申請號: 202110062256.5
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112903418B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 孫銀磊;湯連生;王玉璽
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 李英杰

本發明涉及土壤檢測領域，具體涉及一種土樣固定儀及土樣微觀結構演變規律測定裝置與方法，包括下土樣盒和上土樣盒，所述上土樣盒和上土樣盒之間設置有套管，所述套管連通所述下土樣盒與上土樣盒；所述下土樣盒底部設置有下固定座，所述上土樣盒底部設置有上固定座；所述下固定座和上固定座之間設置有第一連接桿。本發明測定裝置結構簡單，而且獲得土樣不同角度的微觀結構圖，實現測試受拉土樣內部微觀結構包括土體孔隙結構及分布、裂隙的發育程度、顆粒大小、顆粒接觸距離、顆粒接觸方式等的動態演變規律，而且測試精度高。

技術領域

本發明涉及土壤檢測領域，具體涉及一種土樣固定儀及土樣微觀結構演變規律測定裝置與方法。

背景技術

非飽和土的抗拉強度是評價崩崗、崩塌及土壩、河堤、路基以及垃圾填埋場等邊坡工程穩定性的重要參數。這與受拉變形過程中土樣內部微觀結構的演變規律有著密切的關系。非飽和土的抗拉強度來源于顆粒間膠結物質形成的膠結力以及表面張力形成的顆粒間吸附力。在拉張應力的作用下，非飽和土內部顆粒結構的三維空間參數(包括顆粒大小、顆粒接觸距離、顆粒接觸方式等)處于動態變化過程，微觀結構三維參數的變化導致顆粒間的膠結力以及吸附力逐漸喪失，最終導致土體的整體或局部破壞造成工程事故。

現有的研究方法存在諸多的局限性：沒有認識到土樣的拉張破壞與其微觀結構的動態演變密切相關；沒有認識到土體孔隙結構及分布、裂隙的發育程度以及顆粒大小、顆粒接觸距離、顆粒接觸方式改變與土體拉張破壞的內在關系；目前還沒有受拉土樣內部微觀結構演變規律的測試方法和測試儀器

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中針對土壤測定方法存在諸多局限性，目前還沒有受拉土樣內部微觀結構演變規律的測試方法和測試儀器等技術問題，考慮土樣內部微觀結構空間參數動態變化問題，設計出受拉土樣微觀結構演變規律的測試裝置與方法及所用的土樣固定儀。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

一種土樣固定儀，包括下土樣盒和上土樣盒，所述下土樣盒和上土樣盒之間設置有套管，所述套管連通所述下土樣盒與上土樣盒；所述下土樣盒底部設置有下固定座，所述上土樣盒底部設置有上固定座；所述下固定座和上固定座之間設置有第一連接桿。

優選地，所述下土樣盒和下土樣盒的底面內徑為d1，上底面內徑為d2，且d1大于d2，所述套管的內徑為d2。

固定儀的整體形狀為兩端大、中間小的柱狀體。上下兩個土樣盒為一端內徑大一端內徑小的容器，套管將上下兩個土樣盒的小口端連接在一起。當固定儀收到拉力以后，上土樣盒和下土樣盒內的土壤就會對中部的土壤產生一定拉力從而模擬土壤受拉變形的過程。上述第一連接管為PVC固定柱。

優選地，所述套管為兩個相互扣合的半環狀柱體，且所述套管外部套設卡扣。

將套管設置為兩個相互扣合的半球狀柱體，在其中填充土樣為主要的測試目標。設置為兩個可以拆分的結構，方便填充土樣以后將套管拆卸下來。

一種土樣微觀結構演變規律測定裝置，包括所述土樣固定儀，所述土樣固定儀的上固定座設置有真空拉張力裝置；所述土樣固定儀底部設置有旋轉支座；所述測定裝置還包括掃描鏡頭和信號探測器。

掃描鏡頭可以發出X射線等探測信號，X射線穿過固定儀套管位置處的土壤，然后再射向信號探測器。信號探測器根據接收到信號進行分析得到土體孔隙結構、顆粒大小等信息。在檢測過程旋轉支座在不停的旋轉，因此可以得到土體孔隙結構及分布、裂隙的發育程度、顆粒大小、顆粒接觸距離、顆粒接觸方式等的動態演變規律。

優選地，所述真空拉張力裝置包括托板，所述托板上設置有拉張應力計，所述拉張應力計通過真空螺帽與真空泵連接；所述托板的底部通過拉力柱與所述上固定座連接。

優選地，所述上固定座上設置有土樣連接器。