[发明专利]一种土体干湿循环中的胀缩-裂隙测量装置

说明书

本发明提供了一种土体干湿循环中的胀缩‑裂隙测量装置，属于岩土工程技术领域。该测量装置包括干湿循环装置和测量装置。该装置以气相平衡法为基础，通过多种饱和盐溶液和实现土样多级湿度控制下的干燥和湿润，实现模拟土湿干循环的手段。全程使用数码相机拍照，通过数字图像处理技术处理捕获的图片，获得土样胀缩及裂隙数据，定量评价土样胀缩和裂隙的演变。实验设备高度集成，操作简便、经济高效，可有效地解决土的干湿循环控制以及胀缩和裂隙测量的问题。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体地，涉及一种土体干湿循环中的胀缩-裂隙测量装置。

背景技术

在岩土工程领域中，膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的特性，持续的干燥收缩会导致土体产生明显裂缝。因此，含水量变化所导致膨胀土的胀缩性和裂隙性给工程建设带来显著的影响。故膨胀性土的干湿循环试验以及胀缩和裂隙的测量至关重要。一般情况下，实验室的土体干燥方式采用自然风干或烘箱烘干进行，土体湿润方式采用恒湿箱或泡水方式进行，而这些控制条件不能准确控制时间和土体含水量的均匀，也不能实现土湿干循环的控制。因此，工程建设需要相关学者根据实际需要研发可以精确控制含水量的干湿循环装置。另一方面，土体在干湿循环过程中所发生的胀缩和应变测量问题亦是膨胀土研究的重点，通过测量土样的长度和高度计算土样的胀缩变形，通过图像处理技术监测裂隙的变化。随着岩土工程领域膨胀土研究的深入，工程建设要求的严格，需要获取精确的含水量以及胀缩和裂隙参数的变化。

例如中国专利文献CN210720382U公开了一种自动控制岩土干湿循环试验装置，包括箱体、热风系统、时间控制系统、温度控制系统、含水率控制系统及试件盛放装置，箱体为一内置干湿循环工作室的方形空心箱，由干湿循环工作室和箱体外壳组成；试件盛放装置放置于干湿循环工作室内，热风系统镶嵌于干湿循环工作室左侧，时间控制系统镶嵌于箱体外壳左上侧，温度控制系统镶嵌于箱体外壳下部，含水率控制系统镶嵌于箱体外壳左下侧；电源/开关与时间控制系统中的时间控制器相连，时间控制器同时连接温度控制器与含水率控制系统中的含水率控制器。

中国专利CN107290505B提供了一种可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，包括干燥箱、饱和箱、电源箱、转动装置、读数控制装置，所述

干燥箱由风扇及鼓风机促进土样干燥，饱和箱由加湿器对土样进行加湿饱和，电源箱位于装置底部，转动装置分为自身转动装置和绕大圆环轨道转动装置，读数控制装置对土样含水率进行实时监控。本发明能够同时对多个不同含水率幅度的土样进行干湿循环，在干湿循环过程中通过特殊的转动装置使饱和与干燥更加均匀，能随时监测到土样含水率，并且达到预设含水量指示灯会亮，精确的对土样进行干湿循环。

但是，上述两种装置不够集成化，无法便携使用，含水率的控制不够精确，不能实现胀缩及裂隙的监测。

发明内容

本发明在传统模拟土水分变化装置的基础上，完成多级精确湿度下干湿循环的控制，实现土的胀缩和裂隙的测量，其目的是解决现有装置不够集成化、湿度控制不精确的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种土体干湿循环中的胀缩-裂隙测量装置，包括干湿循环装置和测量装置，所述干湿循环装置包括一个封闭的恒温试验箱、两个气泵、两条上贯通气管、两条下贯通气管和n+1条分支气管，所述恒温试验箱的横截面为矩形，恒温试验箱顶盖的材料为透明玻璃；

所述恒温试验箱分为上下两个封闭空间，其中，下面的封闭空间为盐溶液腔室，上面的封闭空间为试样室，所述试样铺设在试样室的底部；在试样室的两个互相平行的侧壁上对称开有两个通孔，两条上贯通气管的一端通过该两个通孔分别与试样室相通、另一端分别与两个气泵相通，两个气泵的另一端分别与两条下贯通气管相通，两条下贯通与n+1条分支气管相通，即通过两个气泵、两条上贯通气管和两条下贯通气管实现了恒温试验箱上下两个封闭空间中气体的循环；