[發明專利]一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202110244311.2
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113030435A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 袁一力;胡長明;梅源
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N21/84;G01N1/44;G01N1/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

1.一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置，其特征在于，包括支架(1)、土體容器(2)、CIS掃描模塊(3)、驅動機構(4)及觀測土樣(5)；支架(1)豎向固定，土體容器(2)豎向設置在支架(1)中；

土體容器(2)為中空長方體型結構，觀測土樣(5)壓實設置在土體容器(2)中，土體容器(2)的頂部開口；CIS掃描模塊(3)豎向滑動設置在支架(1)上，CIS掃描模塊(3)的影像傳感器與土體容器(2)的立面緊貼；驅動機構(4)與CIS掃描模塊(3)連接，用于帶動CIS掃描模塊(3)沿土體容器(2)的立面豎向移動。

2.根據權利要求1所述的一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置，其特征在于，土體容器(2)與支架(1)之間采用非接觸固定；土體容器(2)的下端與地面接觸，土體容器(2)與地面之間設置有稱重裝置(7)。

3.根據權利要求1所述的一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置，其特征在于，還包括緩沖層(6)，緩沖層(6)設置在土體容器(2)中，且置于觀測土樣(5)的頂部；緩沖層(6)采用碎石層或砂層。

4.根據權利要求1所述的一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置，其特征在于，還包括加熱板，加熱板緊貼設置在土體容器(2)的外側。

5.根據權利要求1所述的一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置，其特征在于，土體容器(2)的內表面上均勻涂刷有疏水涂料；觀測土樣(5)的豎向表面設置有參考砂層，參考砂層靠近CIS掃描模塊(3)一側設置。

6.根據權利要求1所述的一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置，其特征在于，支架(1)包括導軌(11)及兩個橫向支撐架(12)；導軌(11)豎向固定在地面上，兩個橫向支架(12)分別設置在導軌(11)的上下兩端；土體容器(2)豎向設置在導軌(11)之間，且位于兩個橫向支架(12)之間；

驅動機構(4)包括驅動電機(41)及齒輪帶(42)，驅動電機(41)與CIS掃描模塊(3)連接，驅動電機(41)的輸出端與齒輪帶(42)配合連接；齒輪帶(42)與導軌(11)豎向平行設置。

7.一種土體豎向裂隙模型觀測試驗方法，其特征在于，利用權利要求1-6任意一項所述的一種土體豎向裂隙模型觀測試驗裝置；包括以下步驟：

步驟1、在土體容器(2)中壓制觀測土樣(5)；

步驟2、將裝有觀測土樣(5)的土體容器(2)豎向設置在支架(1)中，并按要求安裝CIS掃描模塊(3)及驅動機構(4)；

步驟3、對觀測土樣(5)進行增濕或減濕操作，利用CIS掃描模塊(3)獲取增濕或減濕過程觀測土樣(5)的表面掃描圖像；

步驟4、對觀測土樣(5)的表面掃描圖像進行處理，得到土體豎向裂隙模型觀測結果。

8.根據權利要求7所述的一種土體豎向裂隙模型觀測試驗方法，其特征在于，土體容器(2)包括面板(21)、背板(22)、底板(23)及兩個側板(24)；面板(21)與背板(22)豎向平行，面板(21)、背板(22)、底板(23)及側板(24)合圍形成頂部開口的中空長方體型結構；

步驟1中，在土體容器(2)中壓制觀測土樣(5)的過程具體如下：

步驟11、將背板(22)水平放置，并將兩個側板(24)固定在背板(22)的上表面兩端，并將底板(23)固定在兩個側板(24)之間；利用底板(23)及側板(24)，在背板(22)的上表面形成土樣凹槽；

步驟12、在土樣凹槽中加入待試驗土體，利用壓土裝置(8)將待試驗土體進行分塊壓實；

步驟13、對分塊壓實的土體接縫位置鑿毛后，重新壓實整平，得到觀測土樣(5)；之后將面板(21)固定在背板(22)上方，面板(21)的下表面與觀測土樣(5)緊密接觸；其中，面板(21)的兩端設置固定卡槽，兩個側板(24)分別配合設置在面板(21)的固定卡槽中。