本发明专利技术涉及一种单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置。本发明专利技术的技术方案为：该装置包括：环境室、补盐机构、补水机构、置样平台、监测机构、电导率传感器、数据采集与处理系统，数据采集与处理系统通过数据输入模块获取用户设定的目标相对湿度，基于相对湿度与盐溶液浓度关系函数得到目标盐溶液浓度；基于电导率与盐溶液浓度关系函数得到目标电导率；通过电导率传感器获取环境室内盐溶液的实测电导率，并根据实测电导率和目标电导率比较结果控制补盐机构或补水机构调节环境室内盐溶液浓度，直至实测电导率与目标电导率的差值小于预设值。本发明专利技术的有益效果为通过改变环境室内盐溶液溶度实现环境室内相对湿度的稳定改变。变。变。
【技术实现步骤摘要】
单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置
[0001]本专利技术涉及一种单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置。适用于水利工程测试装置领域。
技术介绍
[0002]众所周知，黏性土大多存在遇水膨胀失水收缩的变形特性，这一特性给岩土工程设计施工带来了极大困扰，变形离不开受力，导致复杂的变形机理反映出复杂的应力状态，如果可以准确测定土体脱吸湿过程中的体积改变，那么就为揭示土体胀缩变形及持水特性过程复杂的应力状态提供了一种有效途径。
[0003]近年来随着计算机技术和图像采集设备的不断发展，一些新的测试方法被应用到测试土体收缩变形中，比如数字图像处理技术，该方法不会对试样产生扰动，且测试精度高，技术成熟可靠，已经被广泛采用。
[0004]应用图像处理技术获得试样变形的关键是快速精确控制试样所处环境室的相对湿度，如何实现相对湿度稳定改变是试样变形测试精确与否的重要因素。
[0005]现有技术中利用相对湿度发生器向密闭容器中通入预先设置好的干湿混合气体，进而实现容器内相对湿度的控制。但该方法对相对湿度发生装置精度要求较高，且需要额外配置干燥气源如氮气或者二氧化碳，且当相对湿度较低时，环境室相对湿度容易出现波动，无法实现稳态控制，当相对湿度较高时，流量泵输送湿润气体流量增加，湿润空气温度较高，密闭容器内容易形成压力，顶部盖板容易生成水雾，影响测试结果，湿润空气冷却与降压操作较复杂，试验耗时较长；另外，精度较高的相对湿度发生装置费用昂贵，试验成本较高。
技术实现思路
[0006]本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：一种单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置，包括环境室，环境室内下半部用于盛装盐溶液并设有电导率传感器，环境室内上半部经支架安装有置样平台，对应置样平台设有测取置样平台上试样数据的监测机构，环境室上接有补盐机构和补水机构；所述补盐机构、补水机构和电导率传感器电路连接数据采集与处理系统，数据采集与处理系统具有数据输入模块；所述数据采集与处理系统被配置为：通过数据输入模块获取用户设定的目标相对湿度，基于目标相对湿度和相对湿度与盐溶液浓度关系函数得到目标盐溶液浓度；基于目标盐溶液浓度和电导率与盐溶液浓度关系函数得到目标电导率；通过电导率传感器获取环境室内盐溶液的实测电导率，并根据实测电导率和目标电导率比较结果控制补盐机构或补水机构调节环境室内盐溶液浓度，直至实测电导率与目标电导率的差值小于预设值。
[0008]通过上述技术手段，利用精度高且能及时响应的电导率传感器实时测取环境室内
盐溶液的电导率，并基于实测电导率与目标电导率的关系控制补盐机构或补水机构调节环境室内盐溶液浓度，直至实时测取的电导率接近目标电导率，此时盐溶液浓度接近目标盐溶液浓度，进而利用盐溶液浓度影响环境室内湿度至目标相对湿度。
[0009]通过上述技术手段，利用电导率传感器、补盐机构和补水机构进行盐溶液电导率的闭环控制，实现对盐溶液电导率的高精度控制，从而实现对盐溶液浓度、环境室内相对湿度的高精度控制。
[0010]通过上述技术手段，利用电导率传感器能及时响应的特点，实时获取盐溶液电导率，并在盐溶液电导率发生变化时，及时控制补盐机构和补水机构补盐机构和补水机构进行调节，使盐溶液电导率稳定在目标电导率，进而使环境室内相对湿度稳定在目标相对湿度。
[0011]在一些实施例中，还包括：温度传感器，所述温度传感器安装于所述环境室内，并与所述数据采集与处理系统电路连接，能用于测取环境室内温度；温度调节机构，所述温度调节机构安装于所述环境室上，并与所述数据采集与处理系统电路连接，能与所述温度传感器配合调节环境室内温度。
[0012]通过上述技术手段，利用温度传感器和温度调节机构形成闭环控制，从而可使环境室内温度稳定在指定温度。
[0013]在一些实施例中，所述环境室侧壁内设有储水腔室；所述温度调节机构具有能将控温溶液加热至指定温度的恒温水槽，恒温水槽与所述储水腔室之间经输水管连通。
[0014]通过上述技术手段，将恒温水槽内加热至指定温度的控温溶液输送至环境室侧壁的储水腔室内，从而使环境室内温度稳定在指定稳定。
[0015]在一些实施例中，所述补盐机构具有盛装盐溶液的过饱和盐溶液容器，该过饱和盐溶液容器经装有盐溶液流量控制阀的输水管连通所述环境室内的下半部，所述盐溶液流量控制阀电路连接所述数据采集与处理系统。
[0016]通过上述技术手段，利用盐溶液流量控制阀控制补盐机构注入环境室内的注入量，实现定量往环境室内补充饱和盐溶液。
[0017]在一些实施例中，对应所述过饱和盐溶液容器的出水口设有盐溶液滤网。
[0018]通过上述技术手段，过饱和盐溶液中存在析出的盐分结晶，为防止盐分结晶堵塞导管，在容器底部安装滤网，以过滤结晶盐份。
[0019]在一些实施例中，所述补水机构具有盛装蒸馏水的蒸馏水容器，该蒸馏水容器经装有蒸馏水流量控制阀的输水管连通所述环境室内的下半部，所述蒸馏水流量控制阀电路连接所述数据采集与处理系统。
[0020]通过上述技术手段，利用蒸馏水流量控制阀控制补水机构注入环境室内的注入量，实现定量往环境室内补充蒸馏水。
[0021]在一些实施例中，所述监测机构包括作为所述置样平台并用于测取试样重量的电子天平，以及多台围绕所述置样平台布置的、用于采集置样平台上试样图像的高精度相机。
[0022]在一些实施例中，所述环境室内底部装有搅拌器，搅拌器电路连接所述数据采集与处理系统。
[0023]通过上述技术手段，利用搅拌器使注入环境室内的盐溶液、蒸馏水快速实现均匀
混合。
[0024]在一些实施例中，所述支架为带孔隔板，该带孔隔板将所述环境室内部分隔成上下两部分。
[0025]通过上述技术手段，可在带孔隔板上方设置置样平台，带孔隔板上的隔板孔能用于盐溶液形成的相对湿度空气流通，使隔板上下空气湿度保持一致。
[0026]在一些实施例中，当所述盐溶液采用溴化锂盐溶液时，所述相对湿度与盐溶液浓度关系函数为：RH= 107.89n3ꢀ‑ꢀ
260.78n
2 + 7.5096n + 98.559式中，RH为环境室内的相对湿度，n为盐溶液浓度。
[0027]通过上述技术手段，以准确反映相对湿度与盐溶液浓度之间的数值关系。
[0028]在一些实施例中，当所述盐溶液采用溴化锂盐溶液时，所述电导率与盐溶液浓度关系函数为：σ=
ꢀ‑
547.57n3ꢀ‑ꢀ
289.6n
2 + 621.4n + 17.605式中，σ为盐溶液电导率，n为盐溶液浓度。
[0029]通过上述技术手段，以准确反映电导率与盐溶液浓度之间的数值关系。
[0030]在一些实施例中，所述环境室内上半部设有相对湿度传感器，所述数据采集与处理系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置，其特征在于，包括环境室（8），环境室（8）内下半部用于盛装盐溶液（18）并设有电导率传感器（13），环境室（8）内上半部经支架安装有置样平台，对应置样平台设有测取置样平台上试样数据的监测机构，环境室（8）上接有补盐机构和补水机构；所述补盐机构、补水机构和电导率传感器（13）电路连接数据采集与处理系统（4），数据采集与处理系统（4）具有数据输入模块；所述数据采集与处理系统（4）被配置为：通过数据输入模块获取用户设定的目标相对湿度，基于目标相对湿度和相对湿度与盐溶液浓度关系函数得到目标盐溶液浓度；基于目标盐溶液浓度和电导率与盐溶液浓度关系函数得到目标电导率；通过电导率传感器（13）获取环境室（8）内盐溶液（18）的实测电导率，并根据实测电导率和目标电导率比较结果控制补盐机构或补水机构调节环境室（8）内盐溶液浓度，直至实测电导率与目标电导率的差值小于预设值。2.根据权利要求1所述的单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置，其特征在于，还包括：温度传感器（9），所述温度传感器（9）安装于所述环境室（8）内，并与所述数据采集与处理系统（4）电路连接，能用于测取环境室（8）内温度；温度调节机构，所述温度调节机构安装于所述环境室（8）上，并与所述数据采集与处理系统（4）电路连接，能与所述温度传感器（9）配合调节环境室（8）内温度。3.根据权利要求2所述的单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置，其特征在于：所述环境室（8）侧壁内设有储水腔室；所述温度调节机构具有能将控温溶液（11）加热至指定温度的恒温水槽（14），恒温水槽（14）与所述储水腔室之间经输水管连通。4.根据权利要求1所述的单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置，其特征在于：所述补盐机构具有盛装盐溶液的过饱和盐溶液容器（1），该过饱和盐溶液容器（1）经装有盐溶液流量控制阀（16）的输水管连通所述环境室（8）内的下半部，所述盐溶液流量控制阀（16）电路连接所述数据采集与处理系统（4）。5.根据权利要求4所述的单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置，其特征在于：对应所述过饱和盐溶液容器（1）的出水口设有盐溶液滤网（2）。6.根据权利要求1所述的单一盐溶液湿度控制下土体变形与土水特性试验装置，其特征在于：所述补水机构具有盛装蒸馏水的蒸馏水容器（3），该蒸馏水容器（3）经装有蒸馏水流量控制阀（17）的输水管连通所述环境室（...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶帅，李世俊，余忠兰，张强，俞建强，蒋鹰冲，
申请(专利权)人：浙江华东工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
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