[发明专利]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

说明书

本发明涉及土壤检测领域，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。

技术领域

本发明涉及土壤检测领域，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。

背景技术

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。

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

发明内容

本发明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。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种土样固定仪，包括下土样盒和上土样盒，所述下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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

优选地，所述真空拉张力装置包括托板，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。

优选地，所述上固定座上设置有土样连接器。