一种自动控制岩土干湿循环试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动控制岩土干湿循环试验方法及装置，包括下述步骤：A、将试验试样放入托盘中，接通电源/开关；B、在时间控制器仪表盘中输入湿润、干燥静置时间及循环次数，在温度控制器仪表盘中设定工作温度，在含水率控制器仪表盘中输入试样干燥状态含水率、湿润状态含水率、试样总重量；C、含水率控制器实时监控烘箱内部试样的含水率；D、温度控制器动态监测、调整工作室内的温度；E、时间控制器统一控制试验进程，直至整个干湿循环试验结束，自动停止装置。本发明专利技术集成时间控制系统、温度控制系统和含水率控制系统，实现了岩土干湿循环试验的自动控制，操作简单，提高了试验的准确性，同时解决了岩土干湿循环试验中的平行试验问题。

A Method and Device for Automatic Control of Dry-wet Cycle Testing of Rock and Soil

【技术实现步骤摘要】
一种自动控制岩土干湿循环试验方法及装置
本专利技术涉及岩土工程
，具体涉及一种自动控制岩土干湿循环试验方法及装置。
技术介绍
路基修筑时，路基是在最佳含水率OMC附近压实成型的。道路建成初期，路基土处于非饱和状态，运营过程中路基会不断湿化，并在2到3年的时间内达到平衡，即路基的平衡湿度。影响路基湿度的大小和达到平衡状态的时间的因素很多，因地区、地下水位、气候、路基填料、排水设施好坏、交通特点等因素的不同而有所差异。然而路基的平衡湿度并不是稳定不变的，裸露于大自然中的路基不断地受到地下水升降、大气降雨、日照蒸发等环境因素的干扰，路基湿度也因此增大、减小波动变化。正是由于这种长期的干湿循环，使土体的强度以及微观结构产生影响，从而引发边坡失稳、路基塌陷等灾害，导致巨大的经济损失和人员伤亡事件。传统的岩土干湿循环仪器均是通过手工操作，自动化程度低，由于干湿循环实验耗时较长，增湿和干燥的转换过程必须人工实现，手工操作劳动量大，效率低，成本高，且人工操作对实验干扰性大，导致实验结果离散性大。在现有的自动化干湿循环试验装置中，如专利申请号为ZL201420392852.5的“干湿循环实验装置”技术，该装置包括箱体，箱体内设有试件架，试件架的上方设有喷头，箱体内设有用于容纳试验介质的空间，该空间通过泵与喷头连接，循环定时器与泵电连接；在箱体上还设有至少一个对着试件架的风干电扇。所述的试验架具有一定的高度，试件架下方的箱体内空构成用于容纳试验介质的空间，箱体的底部与泵连通。该装置虽然可以实现岩土干湿循环试验的目的，但整个实验循环过程仅依靠预先设定的时间控制，自动化程度不高，易导致实验过程中，实验值与设计值出现较大偏差，影响实验结果。又如专利申请号为ZL201410610585.9的“一种自动化岩样干湿循环实验仪器”技术，该仪器由干湿循环机构中的同步带轮及同步带传递步进电机输入的动力，带动安装于两侧的螺纹传动柱转动；横梁通过螺纹和两螺纹传动柱配合，螺纹传动柱的转动驱动横梁上下运动，从而带动试样调整机构将试样循环浸入水槽中浸水和提升到风干区风干。岩样干湿循环试验过程由设在外部的配套检测控制与处理模块按程序进行自动控制。该装置虽然可以实现自动控制岩样干湿循环试验的目的，但是该装置不能实现对温度的准确控制，也不能进行平行试验，使得试验存在很大的偶然性。因此，需要创新一种自动化程度更高，控制因素更加全面，且能对多组试样同时进行干湿循环试验的自动控制岩土干湿循环实验装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是在于提供了一种自动控制岩土干湿循环实验方法，通过时间控制系统调节试验过程中所有试样的湿润、干燥循环状态及循环次数，联合温度控制器动态调节热力系统，含水率调节器动态调节试样含水率，实现岩土干湿循环自动控制装置的工作状态。本专利技术的第二目的是在于提供了一种自动控制岩土干湿循环试验装置，使用方便，运行高效、经济节能。为实现上述第一目的，本专利技术采用以下技术方案：一种自动控制岩土干湿循环试验方法，包括下述步骤：A、准备好试验试样，放进可移动托盘中，接通干湿循环装置电源/开关，电源/开关总体控制时间控制系统、温度控制系统和含水率控制系统的供电状态，时间控制系统中的时间控制器控制试样的湿润、干燥循环状态及循环次数；温度控制系统中的温度控制器直接控制电加热管和电动风机工作状态，电加热管和电动风机为干湿循环工作室提供烘干热风，并实时控制干湿循环工作室内的温度；含水率控制系统中的含水率控制器控制进水口进水阀，并通过含水率监测探头和称重传感器的反馈信息，实时控制干湿循环工作室内试样的含水率；B、在时间控制器仪表盘中输入湿润静置时间、干燥静置时间及循环次数，在温度控制器仪表盘中设定干湿循环装置初始工作温度，在含水率控制器仪表盘中输入试样干燥状态含水率、湿润状态含水率、试样总重量等参数；C、当在时间控制器、温度控制器、含水率控制器仪表盘上设置好相应的数据以后，干湿循环装置开始工作，首先自动开启进水阀，并控制进水速度，使试验水体通过注水软管缓缓注入透水石中，称重传感器实时监测干湿循环工作室内部试样的重量，当试样总重量达到设定的值时，含水率控制器关闭进水阀，停止注水；D、进水阀关闭后，试样进行自然吸水，试样中布置的含水率监测探头实施监测并将试样含水率信息反馈给含水率控制器，当含水率达到设定值时，含水率控制器将信号发给时间控制器，时间控制器开始计算湿润静置时间；E、当达到设定的静置时间后，时间控制器向温度控制器发出加热命令，装置自动打开进风阀门、出风阀门，热风系统开始工作，温度传感器实时监控干湿循环工作室内部温度，将温度信息反馈到温度控制器处理显示，温度控制器根据工作温度和实时温度的差值，动态调整热风系统工作状态；F、当试样总重量达到设定的值时，含水率控制器向温度控制器发出命令，此时停止加热，并进行自然冷却，含水率监测探头实施监测并将试样含水率信息反馈给含水率控制器，当含水率达到设定值时，含水率控制器将信号发给时间控制器，关闭进风阀门、出风阀门，时间控制器开始计算干燥静置时间；当达到设定的静置时间后，时间控制器再次向含水率控制器发出命令，开启进水阀，接着进行下一次循环试验，直至整个循环试验结束。本专利技术获得的显著技术效果为：通过时间控制系统整体调节试验过程中试样的湿润、干燥循环状态及循环次数，联合温度控制器动态调节热力系统，含水率调节器动态调节试样含水率，实现自动控制岩土干湿循环装置的工作状态，提高了试验的准确性，同时解决了岩土干湿循环试验中的平行试验问题。为实现上述第二目的，本专利技术采用以下技术方案：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；热风系统由加热室、电动风机和电加热管组成，时间控制系统由时间控制器控制，温度控制系统由温度控制器、温度传感器组成，含水率监控系统由含水率控制器、进水阀、称重传感器、含水率监测探头和称重托盘组成；试件盛放装置放置于箱体的干湿循环工作室内，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系统中的温度控制器与含水率控制系统中的含水率控制器，温度控制器分别与温度传感器、热风系统中的电加热管及电动风机相连，含水率监控系统中的含水率控制器分别与含水率监测探头、进水阀及称重传感器相连。作为上述技术方案的改进，在本专利技术的一个实施例中，所述干湿循环工作室与箱体外壳之间填充有硅酸铝纤维保温材料，箱体外壳采用薄钢板制作，干湿循环工作室采用优质结构钢板制作，干湿循环工作室上部设置一排热风管道出风口，箱体前立面设置侧开门，右侧面底端设置出风口，底部设置进水口以及四个支撑脚。作为上述技术方案的改进，在本专利技术的一个实施例中，电加热管竖直安置于加热室内，电动风机安置于电加热管下侧、两者不连接，电动风机为低噪音耐高温轴流风机，其叶轮、涡壳均采用不锈钢制作，电动风机主机安置于箱体左侧，电动风机主机与加热室之间设置有硅酸铝纤维保温材料；电加热管由多根加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动控制岩土干湿循环试验方法，其特征在于，包括下述步骤：A、准备好试验试样，放进可移动托盘中，接通干湿循环装置电源/开关，电源/开关总体控制时间控制系统、温度控制系统和含水率控制系统的供电状态，时间控制系统中的时间控制器控制试样的湿润、干燥循环状态及循环次数；温度控制系统中的温度控制器直接控制电加热管和电动风机工作状态，电加热管和电动风机为干湿循环工作室提供烘干热风，并实时控制干湿循环工作室内的温度；含水率控制系统中的含水率控制器控制进水口进水阀，并通过含水率监测探头和称重传感器的反馈信息，实时控制干湿循环工作室内试样的含水率；B、在时间控制器仪表盘中输入湿润静置时间、干燥静置时间及循环次数，在温度控制器仪表盘中设定干湿循环装置初始工作温度，在含水率控制器仪表盘中输入试样干燥状态含水率、湿润状态含水率、试样总重量等参数；C、当在时间控制器、温度控制器、含水率控制器仪表盘上设置好相应的数据以后，干湿循环装置开始工作，首先自动开启进水阀，并控制进水速度，使试验水体通过注水软管缓缓注入透水石中，称重传感器实时监测干湿循环工作室内部试样的重量，当试样总重量达到设定的值时，含水率控制器关闭进水阀，停止注水；D、进水阀关闭后，试样进行自然吸水，试样中布置的含水率监测探头实施监测并将试样含水率信息反馈给含水率控制器，当含水率达到设定值时，含水率控制器将信号发给时间控制器，时间控制器开始计算湿润静置时间；E、当达到设定的静置时间后，时间控制器向温度控制器发出加热命令，装置自动打开进风阀门、出风阀门，热风系统开始工作，温度传感器实时监控干湿循环工作室内部温度，将温度信息反馈到温度控制器处理显示，温度控制器根据工作温度和实时温度的差值，动态调整热风系统工作状态；F、当试样总重量达到设定的值时，含水率控制器向温度控制器发出命令，此时停止加热，并进行自然冷却，含水率监测探头实施监测并将试样含水率信息反馈给含水率控制器，当含水率达到设定值时，含水率控制器将信号发给时间控制器，关闭进风阀门、出风阀门，时间控制器开始计算干燥静置时间；当达到设定的静置时间后，时间控制器再次向含水率控制器发出命令，开启进水阀，接着进行下一次循环试验，直至整个循环试验结束。...

【技术特征摘要】
1.一种自动控制岩土干湿循环试验方法，其特征在于，包括下述步骤：A、准备好试验试样，放进可移动托盘中，接通干湿循环装置电源/开关，电源/开关总体控制时间控制系统、温度控制系统和含水率控制系统的供电状态，时间控制系统中的时间控制器控制试样的湿润、干燥循环状态及循环次数；温度控制系统中的温度控制器直接控制电加热管和电动风机工作状态，电加热管和电动风机为干湿循环工作室提供烘干热风，并实时控制干湿循环工作室内的温度；含水率控制系统中的含水率控制器控制进水口进水阀，并通过含水率监测探头和称重传感器的反馈信息，实时控制干湿循环工作室内试样的含水率；B、在时间控制器仪表盘中输入湿润静置时间、干燥静置时间及循环次数，在温度控制器仪表盘中设定干湿循环装置初始工作温度，在含水率控制器仪表盘中输入试样干燥状态含水率、湿润状态含水率、试样总重量等参数；C、当在时间控制器、温度控制器、含水率控制器仪表盘上设置好相应的数据以后，干湿循环装置开始工作，首先自动开启进水阀，并控制进水速度，使试验水体通过注水软管缓缓注入透水石中，称重传感器实时监测干湿循环工作室内部试样的重量，当试样总重量达到设定的值时，含水率控制器关闭进水阀，停止注水；D、进水阀关闭后，试样进行自然吸水，试样中布置的含水率监测探头实施监测并将试样含水率信息反馈给含水率控制器，当含水率达到设定值时，含水率控制器将信号发给时间控制器，时间控制器开始计算湿润静置时间；E、当达到设定的静置时间后，时间控制器向温度控制器发出加热命令，装置自动打开进风阀门、出风阀门，热风系统开始工作，温度传感器实时监控干湿循环工作室内部温度，将温度信息反馈到温度控制器处理显示，温度控制器根据工作温度和实时温度的差值，动态调整热风系统工作状态；F、当试样总重量达到设定的值时，含水率控制器向温度控制器发出命令，此时停止加热，并进行自然冷却，含水率监测探头实施监测并将试样含水率信息反馈给含水率控制器，当含水率达到设定值时，含水率控制器将信号发给时间控制器，关闭进风阀门、出风阀门，时间控制器开始计算干燥静置时间；当达到设定的静置时间后，时间控制器再次向含水率控制器发出命令，开启进水阀，接着进行下一次循环试验，直至整个循环试验结束。2.一种根据权利要求1所述的自动控制岩土干湿循环试验方法所使用的自动控制岩土干湿循环试验装置，其特征在于，包括箱体(1)、热风系统(2)、时间控制系统(3)、温度控制系统(4)、含水率控制系统(5)及试件盛放装置(6)，箱体(1)为一内置干湿循环工作室(34)的方形空心箱，由干湿循环工作室(34)和箱体(1)外壳组成；热风系统(2)由加热室(13)、电动风机(17)和电加热管(14)组成，时间控制系统(3)由时间控制器(9)控制，温度控制系统(4)由温度控制器(10)、温度传感器(19)组成，含水率监控系统(5)由含水率控制器(11)、进水阀(30)、称重传感器(25)、含水率监测探头(35)和称重托盘(23)组成；试件盛放装置(6)放置于箱体(1)的干湿循环工作室(34)内，热风系统(2)镶嵌于干湿循环工作室(34)左侧，时间控制系统(3)镶嵌于箱体(1)外壳左上侧，温度控制系统(4)镶嵌于箱体(1)外壳下部，含水率控制系统(5)镶嵌于箱体(1)外壳左下侧；电源/开关(7)与时间控制系统(3)中的时间控制器(9)相连，时间控制器(9)同时连接温度控制系统(4)中的温度控制器(10)与含水率控制系统(5)中的含水率控制器(11)，温度控制器(10)分别与温度传感器(19)、热风系统(2)中的电加热管(14)及电动风机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：何斌，张静波，吴万平，王云，付伟，阮艳彬，谢松林，张晶，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42