[发明专利]一种水-热-力耦合作用下黄土结构湿陷无损检测装置

说明书

本发明公开了一种水‑热‑力耦合作用下黄土结构湿陷无损检测装置，包括压力室、固结盒、加载单元和电加热单元，压力室为一密闭腔室，底部设有进水口和出水口连通固结盒内部；固结盒包括加压板、透水石、环刀和陶土板，透水石上安装有弯曲元发射端并伸入盒内；环刀正对透水石安装在透水石下方，构成固结盒盒体；陶土板安装在环刀下方构成固结盒底板，陶土板上安装有弯曲元接收端并伸入盒内；加载单元为一加载杆贯穿压力室的顶部；电加热单元用于对固结盒盒体内的黄土试样进行加热。本发明可检测高应力环境下黄土湿陷结构变化特性，加热效率高，并且能够方便地控制不同黄土湿陷温度环境，实现对黄土结构湿陷全过程不同阶段的连续无损定量检测。

技术领域

本发明属于土壤检测技术领域，具体涉及一种水-热-力耦合作用下黄土结构湿陷无损检测装置。

背景技术

黄土是一种特殊的非饱和土，在我国分布广泛。在地质沉积环境的作用下，黄土具有特殊的土体结构，使其具有显著的湿陷特性，即在一定压力下受水浸湿，土的结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的特性。黄土湿陷会造成地面沉陷、地表开裂、边坡失稳、不均匀沉降等多种地质灾害，给黄土地区工程建设和防灾减灾工作的顺利开展带来极大挑战。

固结仪是一种工业仪器，分为饱和固结仪与非饱和固结仪，可进行正常慢固结试验和快速固结试验，通常用于测定在不同载荷和有侧限的条件下土的压缩性能，检测土体前期固结压力、压缩指数和回弹指数等参数。对于黄土而言，固结试验可测定湿陷系数和湿陷起始压力等湿陷性参数，通常被用来进行黄土湿陷特性检测。

现有黄土结构湿陷检测技术对于湿陷环境因素的控制手段通常较为单一，如传统的非饱和固结仪以及加装弯曲元探头的非饱和固结仪，可检测湿陷黄土的变形特性以及小应变剪切模量，但仅可控制黄土所受荷载与含水条件的变化，忽略了温度环境的影响。更为重要的是，即便是加装了温控装置的非饱和固结仪，可检测荷载、含水条件和温度环境变化条件下黄土湿陷变形特性，现有黄土结构湿陷检测技术仅能在湿陷完成之后，通过对土体进行进一步的破坏取样，才能对湿陷前后的土体结构进行对比分析。因此，现有技术中既没有形成对于黄土结构湿陷的多因素耦合检测技术，又缺少一种无损检测方法实现对结构湿陷全过程不同阶段的连续检测。

另外值得注意的是，现有非饱和温控固结仪采用水浴加热方法形成对试样温度的控制，通过水高比热容特性做到较长时间的试样温度相对恒定，但此加热设备与方法较为落后，无法对温度进行准确的控制，并且加热时间较长，延长了试验周期。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水-热-力耦合作用下黄土结构湿陷无损检测装置，本发明能够方便地在水-热-力耦合作用下，对黄土湿陷过程的变形特性以及结构变化特性实现无损定量检测。

本发明是这样实现的：

本发明首先提供一种水-热-力耦合作用下黄土结构湿陷无损检测装置，包括压力室、固结盒、加载单元和电加热单元，其中：

压力室为一密闭腔室，其顶部设有进气口连通压力室内部，底部设有进水口和出水口连通固结盒内部；

固结盒安装在压力室内，包括加压板、透水石、环刀和陶土板，并且：

加压板叠置在透水石上，与透水石一起构成固结盒顶盖，透水石上安装有弯曲元发射端并伸入盒内，弯曲元发射端与透水石之间密封；

环刀正对透水石安装在透水石下方，构成固结盒盒体，盒体内放置黄土试样；

陶土板安装在环刀下方压力室底座上，构成固结盒底板，陶土板上安装有弯曲元接收端并伸入盒内，弯曲元接收端与陶土板之间密封；

加载单元为一加载杆贯穿压力室的顶部并与加压板垂直正对，加载杆与压力室的顶部之间密封；

电加热单元用于对固结盒盒体内的黄土试样进行加热。