[发明专利]全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置

权利要求书

1.全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，包括土样受拉单元、应力应变测试单元（11）和图像采集单元（7），其特征在于：所述土样受拉单元为环形土样受拉单元，所述环形土样受拉单元上可拆卸设置有低吸力测量装置（6）和高吸力测量装置，所述环形土样受拉单元的正上方悬空设置有摄像装置（2），所述环形土样受拉单元通过摄像装置（2）与图像采集单元（7）连接，所述环形土样受拉单元与应力应变测试单元（11）电连接；

所述低吸力测量装置（6）为张力计，所述张力计包括张力计主体（23）、多孔陶土板（24）、隔膜（22）、张力应变片（26）、储水器（25）和张力帽（21），其中，所述隔膜（22）将张力计主体（23）分割为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室且与隔膜（22）相对的端口处设置有张力帽（21），所述第一腔室内设置有张力应变片（26），所述张力应变片（26）与吸力显示器（8）电连接，所述第二腔室内设置有多孔陶土板（24），所述多孔陶土板（24）与隔膜（22）之间设置有储水器（25）；

所述高吸力测量装置为吸力控制循环系统，所述吸力控制循环系统包括环形土样密闭缸、饱和盐溶液密闭缸（20）和空气循环泵（19），其中，所述环形土样密闭缸包括上盖（17）、下盖（15）和缸体（16），所述缸体（16）可拆卸设置在上盖（17）和下盖（15）之间，所述缸体（16）上的相对两侧设置有过孔，所述土样密闭缸上盖（17）上和饱和盐溶液密闭缸（20）顶端均相对设置有两个管道（18）通孔，所述管道（18）通孔中各设置有管道（18），所述环形土样密闭缸通过两支管道（18）与饱和盐溶液密闭缸（20）连接，所述两支管道（18）中的任一管道（18）上设置有空气循环泵（19）和压力传感器，所述压力传感器与吸力显示器（8）电连接；

所述环形土样受拉单元包括环形土样盛放装置（5）、土样裂隙捕捉层和称重装置（14），其中，所述称重装置（14）上设置有环形土样盛放装置（5），所述环形土样盛放装置（5）内盛放有环形土样（12），所述环形土样（12）的顶层可拆卸设置有土样裂隙捕捉层，所述土样裂隙捕捉层上设置有摄像装置（2）；

所述土样裂隙捕捉层为砂土，所述称重装置（14）为天平，所述环形土样盛放装置（5）包括外环（4）和内环（3），所述外环（4）和内环（3）均为PVC材料围合组成，所述外环（4）和内环（3）内均涂抹有润滑油，所示外环（4）上开设有插入低吸力测量装置的通孔;

所述内环（3）内可拆卸设置有应变片（13），所述应变片（13）为两个应变片（13）对称设置在内环（3）中心处，所述应变片（13）为电阻式应变片，所述环形土样盛放装置（5）通过应变片（13）与应力应变测试单元（11）电连接。

2.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述低吸力测量装置（6）的吸力测量值不超过2.6MPa,所述高吸力测量装置的吸力测量值大于2.6MPa。

3.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验 装置，其特征在于：所述低吸力测量装置（6）和高吸力测量装置均与吸力显示器（8）电连接，所述吸力显示器（8）内设置有具有数据处理和控制功能的芯片，所述芯片为单片机芯片。

4.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述应力应变测试单元（11）包括温度含水率显示器（9）、四通道应变数据采集器（10），所述应变片（13）与四通道应变数据采集器（10）电连接，所述温度含水率显示器（9）设置在称重装置（14）上，所述温度含水率显示器（9）与四通道应变数据采集器（10）电连接，温度含水率显示器为（9）液晶显示屏或数码管种的任意一种，所述四通道应变数据采集器（10）中包括具有数据计算处理功能的控制器，所述控制器为MCU、PC机、PLC或工控机中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的全吸力范围内实时量测非饱和土内拉应力及裂隙试验装置，其特征在于：所述摄像装置（2）为CCD高速相机，与所述CCD高速相机配对设置有相机支架（1），所述相机支架（1）设置在称重装置（14）一侧，所述CCD高速相机与图像采集单元（7）电连接，所述图像采集单元（7）为PIV测试系统。