[发明专利]一种岩土多场测量试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种岩土多场测量试验系统及方法，其技术方案为：包括试验支撑系统、加载系统和数据采集系统，试验支撑系统包括模型槽、支撑框架和填筑设备，模型槽与支撑框架固定连接，填筑设备设置于模型槽上方；加载系统包括反力装置和加载装置，反力装置包括环形构件和顶升部件，加载装置与环形构件顶部固定，环形构件底部连接顶升部件，环形构件与支撑框架相连；数据采集系统包括与加载装置固定的应力数据采集模块、与环形构件底部固定的位移数据采集模块，还包括设于模型槽底部的温度场数据采集模块和速度场数据采集模块。本发明结合红外热技术和图像处理技术，实现了温度场、速度场的测量和记录，满足岩土工程多场复杂条件的试验测量需求。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及一种岩土多场测量试验系统及方法。

背景技术

土体和结构物的承载力和变形关系到整个受力体系的稳定性和安全性，是岩土工程专业主要研究和解决的问题。受限于现场试验的复杂性、高成本等因素，常采用物理模型试验(缩尺试验)模拟研究各种岩土工程中结构物-土相互作用机制，获取承载力和变形数据，为数值模拟验证和计算理论体系构建提供物理基础。

目前，对于结构物极限承载力测试技术已经较为成熟，可通过分级加载或者位移控制加载获得承载特性，进而通过几何和应力相似比得出原型结构极限承载力。伴随着数字图像技术(DIC)的引入和发展，实现了对受理过程中结构物周围土体位移场系统的捕捉和监测，为揭示结构物破坏机理提供试验支撑。由于岩土工程问题的复杂性，除应力场和位移场之外，还涉及温度场、湿度场和化学场等多场耦合作用(如能量桩、坝体侵蚀等)，传统的试验装置难以实现对温度场、湿度场和化学场数据测量。因此亟待寻求测量技术的提升和突破，满足岩土工程问题对多场数据捕获的需求。

此外，目前常用的试验装置往往针对于某个工程技术问题设计制造，其构建尺寸、加载方式和测量内容等具有一定的针对性和局限性，难以推广应用至其他技术问题，造成一定的资源浪费。在实际情况下，结构物的受力方向具有随机性(如地震荷载作用，地下开挖)，但现有试验装置往往针对于某些特定加载方向(如竖向、水平方向)，没有考虑对于多角度加载的需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种岩土多场测量试验系统及方法，结合红外热技术和图像处理技术，实现了温度场、速度场的测量和记录，满足岩土工程多场复杂条件的试验测量需求。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种岩土多场测量试验系统，包括：

试验支撑系统，包括模型槽、支撑框架和填筑设备，模型槽与支撑框架固定连接，所述填筑设备设置于模型槽上方；

加载系统，包括反力装置和加载装置，反力装置包括环形构件和顶升部件，加载装置与环形构件顶部固定，环形构件底部连接顶升部件，环形构件与支撑框架相连且其位置可通过顶升部件调节；

数据采集系统，包括与加载装置固定的应力数据采集模块、与环形构件底部固定的位移数据采集模块，还包括设于模型槽底部的温度场数据采集模块和速度场数据采集模块。

作为进一步的实现方式，所述支撑框架间隔设置两组，每组支撑框架包括两个对称安装的纵梁，纵梁之间从上至下依次安装上部横梁、中部横梁和下部横梁，其中，中部横梁和下部横梁与纵梁滑动连接。

作为进一步的实现方式，所述环形构件顶部与中部横梁相连，环形构件两侧与纵梁滑动连接，加载装置的安装位置与环形构件的中心轴线重合，且环形构件中心轴线相对的位置分别连接一个拉杆。

作为进一步的实现方式，所述纵梁内侧固定滑动导轨，中部横梁、下部横梁及环形构件的两侧分别与滑动导轨滑动连接。

作为进一步的实现方式，所述应力数据采集模块为设于环形构件顶部的拉杆一侧的应力传感器，位移数据采集模块为设于环形构件底部的拉杆一侧的位移传感器。