[发明专利]一种土体竖向裂隙模型观测试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种土体竖向裂隙模型观测试验装置，其特征在于，包括支架(1)、土体容器(2)、CIS扫描模块(3)、驱动机构(4)及观测土样(5)；支架(1)竖向固定，土体容器(2)竖向设置在支架(1)中；

土体容器(2)为中空长方体型结构，观测土样(5)压实设置在土体容器(2)中，土体容器(2)的顶部开口；CIS扫描模块(3)竖向滑动设置在支架(1)上，CIS扫描模块(3)的影像传感器与土体容器(2)的立面紧贴；驱动机构(4)与CIS扫描模块(3)连接，用于带动CIS扫描模块(3)沿土体容器(2)的立面竖向移动。

2.根据权利要求1所述的一种土体竖向裂隙模型观测试验装置，其特征在于，土体容器(2)与支架(1)之间采用非接触固定；土体容器(2)的下端与地面接触，土体容器(2)与地面之间设置有称重装置(7)。

3.根据权利要求1所述的一种土体竖向裂隙模型观测试验装置，其特征在于，还包括缓冲层(6)，缓冲层(6)设置在土体容器(2)中，且置于观测土样(5)的顶部；缓冲层(6)采用碎石层或砂层。

4.根据权利要求1所述的一种土体竖向裂隙模型观测试验装置，其特征在于，还包括加热板，加热板紧贴设置在土体容器(2)的外侧。

5.根据权利要求1所述的一种土体竖向裂隙模型观测试验装置，其特征在于，土体容器(2)的内表面上均匀涂刷有疏水涂料；观测土样(5)的竖向表面设置有参考砂层，参考砂层靠近CIS扫描模块(3)一侧设置。

6.根据权利要求1所述的一种土体竖向裂隙模型观测试验装置，其特征在于，支架(1)包括导轨(11)及两个横向支撑架(12)；导轨(11)竖向固定在地面上，两个横向支架(12)分别设置在导轨(11)的上下两端；土体容器(2)竖向设置在导轨(11)之间，且位于两个横向支架(12)之间；

驱动机构(4)包括驱动电机(41)及齿轮带(42)，驱动电机(41)与CIS扫描模块(3)连接，驱动电机(41)的输出端与齿轮带(42)配合连接；齿轮带(42)与导轨(11)竖向平行设置。

7.一种土体竖向裂隙模型观测试验方法，其特征在于，利用权利要求1-6任意一项所述的一种土体竖向裂隙模型观测试验装置；包括以下步骤：

步骤1、在土体容器(2)中压制观测土样(5)；

步骤2、将装有观测土样(5)的土体容器(2)竖向设置在支架(1)中，并按要求安装CIS扫描模块(3)及驱动机构(4)；

步骤3、对观测土样(5)进行增湿或减湿操作，利用CIS扫描模块(3)获取增湿或减湿过程观测土样(5)的表面扫描图像；

步骤4、对观测土样(5)的表面扫描图像进行处理，得到土体竖向裂隙模型观测结果。

8.根据权利要求7所述的一种土体竖向裂隙模型观测试验方法，其特征在于，土体容器(2)包括面板(21)、背板(22)、底板(23)及两个侧板(24)；面板(21)与背板(22)竖向平行，面板(21)、背板(22)、底板(23)及侧板(24)合围形成顶部开口的中空长方体型结构；

步骤1中，在土体容器(2)中压制观测土样(5)的过程具体如下：

步骤11、将背板(22)水平放置，并将两个侧板(24)固定在背板(22)的上表面两端，并将底板(23)固定在两个侧板(24)之间；利用底板(23)及侧板(24)，在背板(22)的上表面形成土样凹槽；

步骤12、在土样凹槽中加入待试验土体，利用压土装置(8)将待试验土体进行分块压实；

步骤13、对分块压实的土体接缝位置凿毛后，重新压实整平，得到观测土样(5)；之后将面板(21)固定在背板(22)上方，面板(21)的下表面与观测土样(5)紧密接触；其中，面板(21)的两端设置固定卡槽，两个侧板(24)分别配合设置在面板(21)的固定卡槽中。