一种土样固定仪及土样微观结构演变规律测定装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及土壤检测领域，具体涉及一种土样固定仪及土样微观结构演变规律测定装置与方法，包括下土样盒和上土样盒，所述上土样盒和上土样盒之间设置有套管，所述套管连通所述下土样盒与上土样盒；所述下土样盒底部设置有下固定座，所述上土样盒底部设置有上固定座；所述下固定座和上固定座之间设置有第一连接杆。本发明专利技术测定装置结构简单，而且获得土样不同角度的微观结构图，实现测试受拉土样内部微观结构包括土体孔隙结构及分布、裂隙的发育程度、颗粒大小、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的动态演变规律，而且测试精度高。而且测试精度高。而且测试精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种土样固定仪及土样微观结构演变规律测定装置与方法


[0001]本专利技术涉及土壤检测领域，具体涉及一种土样固定仪及土样微观结构演变规律测定装置与方法。

技术介绍

[0002]非饱和土的抗拉强度是评价崩岗、崩塌及土坝、河堤、路基以及垃圾填埋场等边坡工程稳定性的重要参数。这与受拉变形过程中土样内部微观结构的演变规律有着密切的关系。非饱和土的抗拉强度来源于颗粒间胶结物质形成的胶结力以及表面张力形成的颗粒间吸附力。在拉张应力的作用下，非饱和土内部颗粒结构的三维空间参数(包括颗粒大小、颗粒接触距离、颗粒接触方式等)处于动态变化过程，微观结构三维参数的变化导致颗粒间的胶结力以及吸附力逐渐丧失，最终导致土体的整体或局部破坏造成工程事故。
[0003]现有的研究方法存在诸多的局限性：没有认识到土样的拉张破坏与其微观结构的动态演变密切相关；没有认识到土体孔隙结构及分布、裂隙的发育程度以及颗粒大小、颗粒接触距离、颗粒接触方式改变与土体拉张破坏的内在关系；目前还没有受拉土样内部微观结构演变规律的测试方法和测试仪器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中针对土壤测定方法存在诸多局限性，目前还没有受拉土样内部微观结构演变规律的测试方法和测试仪器等技术问题，考虑土样内部微观结构空间参数动态变化问题，设计出受拉土样微观结构演变规律的测试装置与方法及所用的土样固定仪。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种土样固定仪，包括下土样盒和上土样盒，所述上土样盒和上土样盒之间设置有套管，所述套管连通所述下土样盒与上土样盒；所述下土样盒底部设置有下固定座，所述上土样盒底部设置有上固定座；所述下固定座和上固定座之间设置有第一连接杆。
[0007]优选地，所述下土样盒和下土样盒的底面内径为d1，上底面内径为d2，且d1大于d2，所述套管的内径为d2。
[0008]固定仪的整体形状为两端大、中间小的柱状体。上下两个土样盒为一端内径大一端内径小的容器，套管将上下两个土样盒的小口端连接在一起。当固定仪收到拉力以后，上土样盒和下土样盒内的土壤就会对中部的土壤产生一定拉力从而模拟土壤受拉变形的过程。上述第一连接管为PVC固定柱。
[0009]优选地，所述套管为两个相互扣合的半环状柱体，且所述套管外部套设卡扣。
[0010]将套管设置为两个相互扣合的半球状柱体，在其中填充土样为主要的测试目标。设置为两个可以拆分的结构，方便填充土样以后将套管拆卸下来。
[0011]一种土样微观结构演变规律测定装置，包括所述土样固定仪，所述土样固定仪的上固定座设置有真空拉张力装置；所述土样固定仪底部设置有旋转支座；所述测定装置还
包括扫描镜头和信号探测器。
[0012]扫描镜头可以发出X射线等探测信号，X射线穿过固定仪套管位置处的土壤，然后再射向信号探测器。信号探测器根据接收到信号进行分析得到土体孔隙结构、颗粒大小等信息。在检测过程旋转支座在不停的旋转，因此可以得到土体孔隙结构及分布、裂隙的发育程度、颗粒大小、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的动态演变规律。
[0013]优选地，所述真空拉力装置包括托板，所述托板上设置有拉张应力计，所述拉张应力计通过真空螺帽与真空泵连接；所述托板的底部通过拉力柱与所述上固定座连接。
[0014]优选地，所述上固定座上设置有土样连接器。
[0015]土样连接器的作用是将土样连接在上固定座上。土样连接器的的内径与上固定在的内径接近，在使用过程中可以有效防止土样测斜。
[0016]优选地，所述托板的边缘通过第二连接杆与所述上固定座连接。
[0017]当真空泵工作后产生负压，在负压的作用下使拉张应力计产生向上的拉张应力，拉张应力牵动拉力柱进而使土样连接器向上移动，由于上土样盒和下土样盒分别与土样连接器和下固定座固定连接，因此，土样连接器向上移动可以造成上土样盒与下土样盒之间套管内的土样发生拉张破坏，从而模拟土样的拉张。
[0018]一种土样微观结构演变规律的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0019]S1.将下土样盒固定于下固定座上，向下土样盒内填充土样并将击实；将套管套在下土样盒的上端，再向套管内填充土样并击实；将上土样盒与套管连接，向上土样盒内填充土样并击实；将上固定座固定在上土样盒的顶端；
[0020]S2.用第一连接杆连接上固定座和下固定座，将土样连接器固定于所述上固定座的上表面，将真空拉力装置的拉力柱与土样连接器固定连接，再用第二连接杆将托板与上固定座连接牢固；
[0021]S3.将步骤S2组装好的固定仪的下固定座放置在旋转支座上并固定，安装扫描镜头，取下套管，打开扫描镜头并同时开启真空泵和信号探测器；
[0022]S4.调节真空泵的压力和旋转支座的转速，信号探测器每采集一次信号，旋转支座旋转n度，获得360/n张竖向二维切片；
[0023]S5.将步骤S4获得的二维切片导入三维可视化软件进行三维微观结构重构。分析不同拉张应力下土体孔隙结构及分布、裂隙的发育程度以及颗粒大小、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的变化情况。
[0024]优选地，所述下土样盒的高度为h，所述步骤S1中，填充土样时分m层进行填充并击实，每层的厚度为h/m。
[0025]有限的，所述步骤S4中，信号探测器每采集一次信号，旋转支座旋转0.5度。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0027]本专利技术提供的一种土样固定仪及土样微观结构演变规律测定装置与方法，采用相对设置的上土样盒和下土样盒，中间设置套管，从而很好模拟土坝、河堤等边坡工程的土壤受力结构。本专利技术测定装置结构简单，而且获得土样不同角度的微观结构图，实现测试受拉土样内部微观结构包括土体孔隙结构及分布、裂隙的发育程度、颗粒大小、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的动态演变规律，而且测试精度高。
附图说明
[0028]图1本专利技术实施例土样固定仪结构示意图；
[0029]图2本专利技术实施例土样内部微观结构演变规律测试装置结构示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1‑
下土样盒，2
‑
下土样盒，3
‑
套管，4
‑
样本土壤，5
‑
螺钉，6
‑
扫描镜头，7
‑
镜头支座，8
‑
旋转支座，9
‑
下固定座，10
‑
第一连接杆，11
‑
X射线，12
‑
上固定座，13
‑
拉力柱，14
‑
托板，15
‑
拉张应力计，16
‑
真空螺帽，17
‑
第二连接杆，18
‑
土样连接器，19
‑
信号探测器。
具体实施方式
[0032]下面将结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土样固定仪，其特征在于，包括下土样盒(1)和上土样盒(2)，所述上土样盒(1)和上土样盒(2)之间设置有套管(3)，所述套管(3)连通所述下土样盒(1)与上土样盒(2)；所述下土样盒(1)底部设置有下固定座(9)，所述上土样盒(2)底部设置有上固定座(12)；所述下固定座(9)和上固定座(12)之间设置有第一连接杆(10)。2.根据权利要求1所述土样固定仪，其特征在于，所述下土样盒(1)和下土样盒(2)的底面内径为d1，上底面内径为d2，且d1大于d2，所述套管(3)的内径为d2。3.根据权利要求1所述土样固定仪，其特征在于，所述套管(3)为两个相互扣合的半环状柱体，且所述套管(3)外部套设卡扣。4.一种土样微观结构演变规律测定装置，其特征在于，包括权利要求1至3任意一项所述土样固定仪，所述土样固定仪的上固定座(12)设置有真空拉张力装置；所述土样固定仪底部设置有旋转支座(8)；所述测定装置还包括扫描镜头(6)和信号探测器(19)。5.根据权利要求4所述土样微观结构演变规律测定装置，其特征在于，所述真空拉力装置包括托板(14)，所述托板(14)上设置有拉张应力计(15)，所述拉张应力计(15)通过真空螺帽(16)与真空泵连接；所述托板(14)的底部通过拉力柱(13)与所述上固定座(12)连接。6.根据权利要求4所述土样微观结构演变规律测定装置，其特征在于，所述上固定座(12)上设置有土样连接器(18)。7.根据权利要求5所述土样微观结构演变规律侧定装置，其特征在于，所述托板(14)的边缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙银磊，汤连生，王玉玺，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：