基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置及测试方法，包括压力试验系统、压力控制系统和三维DIC测量系统；压力试验系统包括从上至下依次同轴设置的膜上压力室、土工膜直径调节装置、膜下压力室和基座；土工膜的上表面均匀喷洒有散斑，散斑在三维DIC测量系统中记录的数字图像不低于3个像素；压力控制系统包括膜上压力控制系统和膜下压力控制系统；三维DIC测量系统包括卤素灯、计算机和两个均与计算机相连接的CCD相机。本发明专利技术能计算出不同液压作用下土工膜变形和应变分布情况，详细记录和定量描述土工膜液胀变形过程及最终破坏状态，得到液胀变形条件下土工膜的应力应变关系，用于分析土工膜的抗液胀变形能力。

【技术实现步骤摘要】
基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置及测试方法
本专利技术涉及水利工程中土工膜的检测领域，特别是基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置及测试方法。
技术介绍
土工膜因具有防渗性能好、适应变形能力强、工程造价低等优点，已广泛应用于堤坝、库盘、渠道、垃圾填埋场等防渗工程。对于平原地区水库全库盘土工膜防渗的情况，当水位降落过快时，由于膜下地基内的渗透水排出需要时间，这期间较大的渗透压力可能会引起土工膜液胀漂浮现象。当上托水压力大于土工膜的变形能力时，土工膜发生液胀破损，引起库水渗漏，对工程安全造成隐患。因此，测试土工膜液胀变形能力具有重要科学研究意义和工程应用价值。现有土工膜液胀变形测试装置只能测定土工膜液胀变形的冠顶高度和压力室内液压值，无法实测整个液胀区域内土工膜液胀变形和应变分布情况。仅根据冠顶高度按照球形变形假设计算得出的土工膜液胀变形和应变与实际土工膜变形特性有较大出入，不能刻画液胀过程中土工膜的真实变形情况，无法精确得到土工膜液胀变形条件下应力应变关系，基于上述现状，有必要研制一种能够实时准确记录土工膜液胀变形过程的测试装置及测试方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置，其特征在于：包括压力试验系统、压力控制系统和三维DIC测量系统；压力试验系统包括从上至下依次同轴设置的膜上压力室、土工膜直径调节装置、膜下压力室和基座；膜下压力室与基座固定连接，土工膜的外周边缘夹设在土工膜直径调节装置中，通过土工膜直径调节装置调节土工膜的夹设部位，从而改变土工膜的中心液胀变形区域的直径；土工膜及土工膜直径调节装置密封可拆卸，连接在膜上压力室和膜下压力室之间；膜上压力室的顶部采用透明材料制成；土工膜的上表面均匀喷洒有散斑，在三维DIC测量系统中记录的数字图像上散斑大小不低于3个像素；压力控制系统包括膜上压力控制系统和膜下压力控制系统；...

【技术特征摘要】
1.基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置，其特征在于：包括压力试验系统、压力控制系统和三维DIC测量系统；压力试验系统包括从上至下依次同轴设置的膜上压力室、土工膜直径调节装置、膜下压力室和基座；膜下压力室与基座固定连接，土工膜的外周边缘夹设在土工膜直径调节装置中，通过土工膜直径调节装置调节土工膜的夹设部位，从而改变土工膜的中心液胀变形区域的直径；土工膜及土工膜直径调节装置密封可拆卸，连接在膜上压力室和膜下压力室之间；膜上压力室的顶部采用透明材料制成；土工膜的上表面均匀喷洒有散斑，在三维DIC测量系统中记录的数字图像上散斑大小不低于3个像素；压力控制系统包括膜上压力控制系统和膜下压力控制系统；膜上压力控制系统用于向膜上压力室提供压力水，膜下压力控制系统用于向膜下压力室提供压力水；三维DIC测量系统包括卤素灯、计算机和两个均与计算机相连接的CCD相机；其中，卤素灯同轴设置在压力室的正上方，两个CCD相机对称设置在卤素灯的两侧，两个CCD相机的中心轴线相交夹角在30°到60°之间，两个CCD相机的中心轴线的相交点位于土工膜表面。2.根据权利要求1所述的基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置，其特征在于：土工膜直径调节装置为中心开孔直径不等的若干套夹板，每套夹板均包括上下两块完全相同的盖板。3.根据权利要求2所述的基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置，其特征在于：夹板为四套，四套夹板的中心开孔直径分别为5cm、10cm、15cm和20cm。4.根据权利要求1所述的基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置，其特征在于：在三维DIC测量系统中记录的数字图像上散斑大小维持在3-6个像素。5.根据权利要求1所述的基于三维DIC的土工膜液胀变形测试装置，其特征在于：两个CCD相机的中心轴线相交45°。6.基于三维DIC的土工膜液胀变形测试方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，土工膜上散斑喷洒：将厚度为t1的土工膜至少裁剪四张，每张土工膜的单面均匀喷洒散斑，要求在三维DIC测量系统中记录的数字图像上散斑大小维持在3-6个像素；步骤2，膜下压力室的安装：在基座上安装膜下压力室，并在膜下压力室内注满水；步骤3，安装卤素灯和CCD相机：将卤素灯同轴安装在膜下压力室的正上方，卤素灯到膜下压力室顶部的距离大于膜上压力室的高度，两个CCD相机对称安装在卤素灯的两侧，两个CCD相机均与计算机电连；步骤4，CCD相机的标定：标定时，将标定板放在膜下压力室表面，标定板的特征面面向CCD相机，调整CCD相机与标定板之间的距离和放置角度，使标定板在三维DIC测量系统中清晰呈像，标定过程多次变换其空间姿态使标定板上的特征图案具有不同的空间位置，CCD相机同时对标定板的每个姿态进行成像，通过图像处理技术识别多个特征点，利用特征点间的空间关系求解相机的内外参数；步骤5，压力试验系统和压力控制系统组装：将步骤1中喷洒有散斑的其中一张土工膜夹放在中心开孔直径为d2的夹板上，并将喷有散斑的一面朝上；然后，将土工膜及夹板密封可拆卸连接在膜上压力室和膜下压力室之间；接着，对膜上压力室注满水，将膜上压力控制系统与膜上压力室连接，将膜下压力控制系统与膜下压力室连接；步骤6，上下压力室的同时加压：同时启动膜下压力控制系统和膜上压力控制系统，分别对膜下压力室和膜上压力室进行分级加压；当膜下压力室和膜上...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑威钧，都旭煌，李邓军，陈司宁，王辉，耿利彦，罗佳瑞，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32