本实用新型专利技术涉及冻土检测技术领域，提供了一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，包括测顶、基座和测体；所述测顶贯穿设置有循环制冷导管和位移传感器，底部设置有上压电陶瓷智能骨料槽；所述基座顶部设置有下压电陶瓷智能骨料槽；所述测体的一端连接所述基座顶部，另一端连接所述测顶底部以形成试验腔体。该实用新型专利技术能够利用压电陶瓷检测冻土冻胀，以获取在不同条件下的冻土参数，解决现有技术中检测冻土冻胀的装置复杂以及不存在利用压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置的问题。冻土冻胀的检测装置的问题。冻土冻胀的检测装置的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置
[0001]本技术涉及冻土检测
，具体涉及一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置。
技术介绍
[0002]土的冻胀是由于土温度降至冰点以下，土体原孔隙中的部分水结冰体积膨胀，以及更主要的是土壤水势梯度作用下未冻区的水分向冻结缘迁移、聚集，并冻结膨胀所致。冻土融化时，由于孔隙水的排出，使土体产生下沉，叫做融沉。
[0003]冻土地区的冬季地基土冻结后产生冻胀变形，夏季融化后产生融化下沉变形，易造成建筑物冻害，严重的甚至不能使用。冻土地区土壤的冻胀直接关系到建筑物的使用年限和结构安全，因此需要对土壤的冻胀性进行检测。
[0004]现有的检测冻土冻胀的装置一般较为复杂，试验环境要求苛刻，对冻土冻胀情况的分析较为单一，且没有采用压电陶瓷协助检测的设备。
技术实现思路
[0005]本技术提供了一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，该技术能够利用压电陶瓷检测冻土冻胀，以获取在不同条件下的冻土参数，解决现有技术中检测冻土冻胀的装置复杂以及不存在利用压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置的问题。
[0006]本技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，包括测顶、基座和测体；所述测顶贯穿设置有循环制冷导管和位移传感器，底部设置有上压电陶瓷智能骨料槽；所述基座顶部设置有下压电陶瓷智能骨料槽；所述上压电陶瓷智能骨料槽和所述下压电陶瓷智能骨料槽装有压电陶瓷智能骨料；所述测体的一端连接所述基座顶部，另一端连接所述测顶底部以形成试验腔体；所述位移传感器的感应端、所述上压电陶瓷智能骨料槽和所述下压电陶瓷智能骨料槽位于所述试验腔体内，所述循环制冷导管连通所述试验腔体；所述测顶和所述基座均设置有贯穿孔洞，用于连接外部设备的屏蔽导线通过所述贯穿孔洞与所述压电陶瓷智能骨料电连接。
[0008]压电陶瓷是一种可实现电能和机械能转换的信息功能材料，由于其良好的耐久性及可嵌入性，现常用作激励传感器或接收传感器，从而实现主动检测的效果。压电陶瓷具有正逆电效应，当对它施加机械应力的时候，会产生机械应力向电压信号的转换(正压电效应)，另外，当对它施加一个电压信号时，会实现电压信号向机械波的转换(逆压电效应)，这种在构件中传播的机械波称为应力波。
[0009]采用压电材料对结构进行健康检测的方法主要分为被动法和主动法，而后者常划分为机械阻抗法和波动法。本技术实施例提供的一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，利用了波动法对冻土冻胀进行检测，其原理为设置至少两个压电陶瓷智能骨料，利用压电陶瓷自身性能，将一个压电陶瓷智能骨料作为驱动发射器发射应力波信号，其余压电陶
瓷智能骨料则作为接收传感器接收应力波信号。通过对比分析试验土样在不同条件下激励传感器发射信号与接收传感器接收信号之间的差异，将电信号与冻土冻胀位移建立联系，把土体内部变化情况通过信号方式呈现，以获取在不同条件下的冻土参数。
[0010]在应用本技术实施例提供的一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置时，压电陶瓷智能骨料安装于上压电陶瓷智能骨料槽和下压电陶瓷智能骨料槽；试验腔体用于容纳试验土样并进行冻土冻胀检测试验；位移传感器的感应端与试验土样相连以获取试验土样的冻胀位移；循环制冷导管用于外接制冷设备对试验土样进行各种试验条件下的单向冻结。循环制冷导管位于测顶使得试验土样上层刚发生冻胀时，下层仍保持未冻胀状态，模拟天然土层的冻融循环过程。由于试验土样各层的冻结状态不一，因此试验土样的竖向位移近似反映了整个试验土样的冻结状态；位移传感器位于测顶，感应端与试验土样相连以获取试验土样的竖向位移，贯穿设置以便于试验人员进行试验操作以及读数；上压电陶瓷智能骨料槽和下压电陶瓷智能骨料槽分设于试验腔体两端使得一个压电陶瓷智能骨料发射出的自上向下或自下向上穿过试验土样的应力波被其余相对设置的电陶瓷智能骨料所接收。
[0011]在应用本技术实施例提供的检测装置进行冻土冻胀检测试验时，压电陶瓷智能骨料电性连接有屏蔽导线以连接外部设备，试验人员通过控制外部设备以控制压电陶瓷智能骨料发射应力波信号或接受接收应力波信号，因此在测顶和基座上预设贯穿孔洞以将压电陶瓷智能骨料通过屏蔽导线与外部设备连接。使用屏蔽导线是为了减少其对应力波电信号的干扰。
[0012]综上所述，本技术提供了一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，模拟天然土层的冻融循环过程，并通过上下相对设置的压电陶瓷智能骨料与测量竖向位移的位移传感器的配合以获取在不同条件下的冻土参数。
[0013]进一步的，所述测顶底面和所述基座顶面设置有凹槽，所述测体通过所述凹槽分别与所述测顶和所述基座卡接。在应用本技术实施例提供的一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置时，涉及到对压电陶瓷智能骨料以及试验土样的安装与拆卸，试验土样的黏性以及冻土的各种性质等因素使得对试验土样的安装与拆卸以及试验结束后对检测装置的清洁很麻烦。本技术方案便于试验人员对压电陶瓷智能骨料以及试验土样进行安装与拆卸，也便于在试验结束后对检测装置的各组成部分进行清洁。
[0014]进一步的，所述测体包括左右依次卡接的至少两个测体片；所述测体片的一端设置有凸出部，另一端设置有凹陷部；所述测体片的所述凸出部与另一所述测体片的所述凹陷部配合以卡接。本技术方案能够进一步便于试验人员对验土样进行安装与拆卸，并且在试验过程中由于土的冻结膨胀，可能会导致测体破坏；该实施方式下，当任一测体片损坏时，只需更换损坏的测体片即可，降低本技术实施例提供的检测装置的维护成本。
[0015]进一步的，所述凹槽侧面和所述凹陷部侧面均设置有弹性凸起。本实施方式中，当测体通过凹槽分别与测顶和基座卡接时，弹性凸起凹陷并对测体施加向内的力，使测体分别与测顶和基座的连接稳定，防止测体在试验过程中晃动。同理，弹性凸起也会使得凸出部与凹陷部的配合卡接稳定，防止测体在试验过程中散架。
[0016]进一步的，所述测体由透明材料制成。本技术方案使得试验人员能够直观地透过测体观察试验土样的状态，并且可以在试验过程中配合摄像设备记录试验土样的变化过
程，以联系压电陶瓷电信号及冻胀位移建立新的试验关系。
[0017]进一步的，所述测体侧面设置有刻度线。刻度线的设置使得试验人员能够精确定位试验土样的厚度以适应不同的试验条件。
[0018]进一步的，所述测体为管状。管状侧面没有角，利于试验土样在试验腔体内填充紧密，也利于在试验结束后对检测装置进行清洁。
[0019]进一步的，所述测顶顶部设置有手提把手。本技术方案便于试验人员通过拉提手提把手完成对测顶的安装与拆卸。
[0020]进一步的，所述上压电陶瓷智能骨料槽位于所述试验腔体上端面的中心点，所述下压电陶瓷智能骨料槽位于所述试验腔体下端面的中心点。在试验土样的冻结过程中，各区域的冻结状态均不相同，但试验腔体上端面的中心点和试验腔体下端面的中心点的连线附近的试验土样最能反映整个试验土样的冻结状态；本技术方案旨在以此为依本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，其特征在于，包括测顶(1)、基座(2)和测体(3)；所述测顶(1)贯穿设置有循环制冷导管(11)和位移传感器(12)，底部设置有上压电陶瓷智能骨料槽(13)；所述基座(2)顶部设置有下压电陶瓷智能骨料槽(21)；所述上压电陶瓷智能骨料槽(13)和所述下压电陶瓷智能骨料槽(21)装有压电陶瓷智能骨料(5)；所述测体(3)的一端连接所述基座(2)顶部，另一端连接所述测顶(1)底部以形成试验腔体(4)；所述位移传感器(12)的感应端、所述上压电陶瓷智能骨料槽(13)和所述下压电陶瓷智能骨料槽(21)位于所述试验腔体(4)内，所述循环制冷导管(11)连通所述试验腔体(4)；所述测顶(1)和所述基座(2)均设置有贯穿孔洞(6)，用于连接外部设备的屏蔽导线(7)通过所述贯穿孔洞(6)与所述压电陶瓷智能骨料(5)电连接。2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，其特征在于，所述测顶(1)底面和所述基座(2)顶面设置有凹槽(8)，所述测体(3)通过所述凹槽(8)分别与所述测顶(1)和所述基座(2)卡接。3.根据权利要求2所述的一种压电陶瓷检测冻土冻胀的检测装置，其特征在于，所述测体(3)包括左右依次卡接的至少两个测体片(31)；所述测体...
【专利技术属性】
技术研发人员：全晓娟，龚禹为，周尚武，汪波，陈卫雄，郭继林，李林，彭建萍，王俊宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：
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