土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备制造技术

本发明专利技术属于岩土工程技术领域，具体涉及一种土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，其包括干湿循环装置和裂隙演变监测装置；干湿循环装置包括水循环通道和空气循环通道，干湿循环装置用于承载待检测岩土体试样，并将岩土体试样设置于水循环通道或空气循环通道中；水循环通道内的循环水可预定动水压力；裂隙演变监测装置用于监测岩土体试样干燥过程中的裂隙演变情况。通过设置预定动水压力的水循环通道和空气循环通道，可以实现岩土体试样的快速充分饱和，更精确模拟不同自然条件下的动压饱和过程，提高干湿循环试验的效率和准确性，且整个干湿循环与裂隙演变监测过程中无需搬动岩土体试样，避免了移动造成的岩土体试样扰动。避免了移动造成的岩土体试样扰动。避免了移动造成的岩土体试样扰动。

【技术实现步骤摘要】
土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备


[0001]本专利技术属于岩土工程
，具体涉及一种土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备。

技术介绍

[0002]在周期性降雨、库水位及地下水位波动等作用下，自然界岩土体可能经历长期的干湿循环作用。这种干湿循环作用会导致岩土体内部孔隙度和含水量的变化，从而引起岩土体结构特性的改变。例如，在干燥的情况下，岩土体内部的孔隙度会增大，导致岩土体的密实度下降；而在潮湿的情况下，岩土体内部的孔隙度会减小，导致岩土体的密实度增加。这些变化会进一步导致岩土体的强度劣化，从而使得岩土工程的稳定性受到威胁。在实际工程中，这种岩土体的劣化现象可能会引起各种地质灾害及工程失稳，从而危及人民生命财产安全。
[0003]目前国内外广泛采用静水压力饱和方式来建立岩土体干湿循环试验装置。这些方法将一定数量的岩土体完全浸泡在水中饱和，然后通过烘干、自然风干等方式实现干湿循环过程。该实验方法对于岩土体的饱和较慢，且当岩土体密度不均匀时会产生局部不完全饱和。上述试验过程中频繁搬动岩土体试样可能会导致试验装置受到额外的扰动，这也会影响试验结果的准确性。因此，我们需要一种新的自动化试验装置，能够减少试验过程中的干扰和误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，以至少解决目前岩土体干湿循环试验装置在干湿循环过程中难以保证完全饱和以及试验过程中容易产生干扰等问题。
[0005]为了实现所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，其包括干湿循环装置和裂隙演变监测装置；所述干湿循环装置包括水循环通道和空气循环通道，所述干湿循环装置用于承载待检测岩土体试样，并将所述岩土体试样设置于所述水循环通道或所述空气循环通道中；所述干湿循环装置与所述水循环通道和所述空气循环通道之间设置有阀门，通过所述阀门的切换实现所述岩土体试样在所述水循环通道和所述空气循环通道之间的切换，从而实现干湿循环；所述水循环通道内的循环水可预定动水压力；所述裂隙演变监测装置用于监测所述岩土体试样干燥过程中的裂隙演变情况。
[0006]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案， 所述干湿循环装置还包括公共管道，所述公共管道内承载有所述岩土体试样，所述公共管道分别接入所述水循环通道和所述空气循环通道内，所述水循环通道与所述公共管道的其中一端接口处设置有出水口近端阀门，通过所述出水口近端阀门的开闭实现压力水循环；所述公共管道与所述空气循环通道的接口处设置有进气口阀门，通过所述进气口阀门的开闭实现
空气干燥循环。
[0007]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，所述干湿循环装置还包括环刀和卡槽；所述环刀用于取样承载所述岩土体试样，所述环刀的上下开口处设置有透水透气包裹材料，防止所述环刀内的岩土体试样颗粒流失；所述卡槽设置在所述干湿循环装置的公共管道内，用于承载固定装载有所述岩土体试样的环刀，并使所述岩土体试样阻断所述公共管道截面。
[0008]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，所述水循环通道包括水泵，进水管道、出水管道和排水管道，所述水泵通过所述进水管道与所述公共管道的一端连接，所述公共管道的另一端通过所述出水口近端阀门、所述出水管道与所述排水管道连接。
[0009]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，所述水循环通道还包括出水口远端阀门，所述出水口远端阀门设置在排水管道的所述出水口的远端，用于控制所述水循环通道的水排出。
[0010]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，所述空气循环通道包括烘干装置和空气通道；所述空气通道与所述公共管道通过所述进气口阀门连接，所述烘干装置与上述空气通道连通。
[0011]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，还包括中央柱状管道，所述中央柱状管道内容纳有所述出水管道和所述空气通道，所述中央柱状管道通过支架与所述公共管道的外壁连接，用于支撑固定所述公共管道；所述公共管道设置有多个，多个所述公共管道沿所述中央柱状管道周向分部；所述烘干装置通过进气管道与多个所述公共管道的所述空气通道连通。
[0012]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，还包括控制系统和温度传感器，所述温度传感器用于检测所述土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备内的干燥温度；所述控制系统分别与所述烘干装置，所述温度传感器，所述裂隙演变监测装置，所述水泵连接，用于控制所述烘干装置、所述水泵和所述裂隙演变监测装置的启停。
[0013]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，所述公共管道还包括透明的观察盖，所述观察盖可拆卸设置在所述公共管道的上端开口处，所述岩土体试样位于所述观察盖下部并靠近所述观察盖；所述裂隙演变监测装置设置于所述观察盖上部，并透过所述观察盖监测所述岩土体试样的裂隙情况。
[0014]在如上所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备中，作为优选方案，所述裂隙演变监测装置包括拍照单元、照明单元，所述照明单元设置在所述拍照单元周向，且当所述裂隙演变监测装置工作时，所述照明单元距离所述岩土体试样的距离小于所述拍照单元距离所述岩土体试样的距离。
[0015]本专利技术提供的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，通过设置预定动水压力的水循环通道和空气循环通道，可以实现岩土体试样的快速充分饱和，更精确模拟不同自然条件下的动压饱和过程，提高了干湿循环试验的效率和准确性，且整个干湿循环与裂隙演变监测过程中无需搬动岩土体试样，避免了移动造成的岩土体试样扰动。烘干装置可提供不同的温度，从而获得不同温度下，岩土体裂隙的演变规律；裂隙演变监测装置利用无影灯
的原理，在保证拍摄光照条件最优的条件下，使试样受光均匀，且采用LED灯珠作为照明单元热效应微弱，从而不影响结果的准确性。该装置可同时自动进行多个试样的干湿循环过程，并监测烘干过程土样裂隙的演变规律；保证岩土体试验位置和光线条件的一致，减少试验的误差；节约了大量人力物力，试验人员通过控制系统能够对试验过程进行实时把控，大大减少了测试工作量。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1为本专利技术实施例的土样自动干湿循环及裂隙演变监测装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例的土样自动干湿循环及裂隙演变监测装置的俯视图；图3为本专利技术实施例的中央柱状管道结构示意图；图4为本专利技术实施例的裂隙演变监测装置仰视图。
[0017]图中标号：1、温度传感器；2、监测设备本体；3、烘干装置；4、水泵；5、排水管道；6、进水管道；7、进气管道；8、空气通道；9、出水管道；10、中央柱状管道；11、铰接轴；12、线路通道；13、裂隙演变监测装置；14、出水口近端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，其特征在于，包括干湿循环装置和裂隙演变监测装置；所述干湿循环装置包括水循环通道和空气循环通道，所述干湿循环装置用于承载待检测岩土体试样，并将所述岩土体试样设置于所述水循环通道或所述空气循环通道中；所述干湿循环装置与所述水循环通道和所述空气循环通道之间设置有阀门，通过所述阀门的切换实现所述岩土体试样在所述水循环通道和所述空气循环通道之间的切换，从而实现干湿循环；所述水循环通道内的循环水可预定动水压力；所述裂隙演变监测装置用于监测所述岩土体试样干燥过程中的裂隙演变情况。2.根据权利要求1所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，其特征在于，所述干湿循环装置还包括公共管道，所述公共管道内承载有所述岩土体试样，所述公共管道分别接入所述水循环通道和所述空气循环通道内，所述水循环通道与所述公共管道的其中一端接口处设置有出水口近端阀门，通过所述出水口近端阀门的开闭实现压力水循环；所述公共管道与所述空气循环通道的接口处设置有进气口阀门，通过所述进气口阀门的开闭实现空气干燥循环。3.根据权利要求2所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，其特征在于，所述干湿循环装置还包括环刀和卡槽；所述环刀用于取样承载所述岩土体试样，所述环刀的上下开口处设置有透水透气包裹材料，防止所述环刀内的岩土体试样颗粒流失；所述卡槽设置在所述干湿循环装置的公共管道内，用于承载固定装载有所述岩土体试样的环刀，并使所述岩土体试样阻断所述公共管道截面。4.根据权利要求2或3所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测设备，其特征在于，所述水循环通道包括水泵，进水管道、出水管道和排水管道，所述水泵通过所述进水管道与所述公共管道的一端连接，所述公共管道的另一端通过所述出水口近端阀门、所述出水管道与所述排水管道连接。5.根据权利要求4所述的土样自动干湿循环及裂隙演变监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚文敏，张菁，朱森淼，梁埔禛，范一博，张鑫，吕一鸣，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：