【技术实现步骤摘要】
本技术涉及岩石工程，更具体的说是涉及一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置。
技术介绍
1、当前人们对常温及高温条件下的岩石物理力学性质已经有较深入的了解，并做了很多相关理论和试验方面的研究工作，而对低温条件下含水冻结岩石的物理力学性质的认识还不够充分。在寒区岩石工程中，如岩质边坡、岩石路基、隧道以及人工冻结法凿井液化天然气低温储存库围岩安全等领域，最重要的就是低温冻结条件下岩石物理力学参数的确定问题。在低温环境下，当富水工程岩体中的水冻结时，会产生约9％的体积膨胀，可使岩体产生冻胀融缩效应，从而对支护体的受力状态、岩体工程的稳定性产生显著影响。因此，研究岩石低温变形特征对于防御、控制岩体冻害及寒区岩体工程设计具有重要意义。现有的测定岩石类材料冻胀变形的方法主要分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量方法多采用低温应变片测量技术。低温应变片测量岩石变形具有价格低廉、操作简便等优点，然而用于测试冻胀变形的理想应变片阻值应只随应变变化，不受其他因素影响。而实际上应变片的阻值受环境温度(包括测试件)的影响很大。由于环境温度变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎具有相同的数量级，从而产生很大的测量误差。桥路补偿作为一种常用的消除温度应变误差的方法，其会使得冻胀变形的测量操作复杂。另外，低温应变片只能测定岩石应变片张贴处的冻胀变形，无法实测整个岩石区域内的应变分布情况。以特定位置的冻胀变形和应变估计整个岩石试样的冻胀变形与实际岩石变形特性可能存在较大误差，不能精确刻画低温环境下岩石的真实变形情况。在非接触式测量方法中，ct
技术实现思路
1、有鉴于此，本技术提供了一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，将岩石试样置于带有透明观察窗的实时低温箱中，基于散斑和ccd相机，利用三维dic技术以测定岩石的冻胀变形特征和应变分布情况，在不同温度条件下实现岩石材料冻胀变形的全区域、实时、连续监测。
2、为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
3、一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，包括实时低温测试系统、温度标定系统和三维dic监测系统，所述实时低温测试系统包括实时低温箱和温控箱，所述实时低温箱设置在所述温控箱上方，所述实时低温箱内设置有岩石试样，所述实时低温箱正面设置有玻璃观察窗，所述岩石试样与所述玻璃观察窗对正，所述实时低温箱四周设置有可调节的光源，所述温度标定系统采集所述岩石试样的温度数据，所述三维dic监测系统采集所述岩石试样的dic图像数据。
4、可选的，所述温控箱右侧设置有进出水管，所述进出水管上设置有进出阀，所述温控箱通过所述进出水管与所述实时低温箱连接，所述温控箱内设置有水槽，所述水槽内设置有酒精，所述酒精通过所述进出水管在所述实时低温箱和所述温控箱内循环流动。
5、可选的，所述进出水管为铜管，所述进出水管包裹有保温海绵。
6、可选的，所述温控箱表面设置有温度控制面板，所述温控箱内设置有冷媒、压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、蒸发器依次连接构成循环回路，所述冷媒设置在所述循环回路中。
7、可选的，所述温度标定系统包括温度传感器、温度数据采集线和温度数据采集仪，所述温度传感器粘贴在所述岩石试样上，所述温度传感器连接所述温度数据采集线，所述温度数据采集线通过所述实时低温箱上的安装孔与所述温度数据采集仪连接。
8、可选的，所述三维dic监测系统包括散斑纸、两个ccd相机、同步相机触发仪、数据传输线和计算机，所述散斑纸粘贴在所述岩石试样表面，两个所述ccd相机对称设置在所述实时低温箱两侧，所述ccd相机通过所述数据传输线与所述同步相机触发仪连接，所述同步相机触发仪与所述计算机连接。
9、可选的，所述实时低温箱内设置有可调节高度的定位垫板，所述岩石试样设置在所述定位垫板上，所述实时低温箱上设置有垫板升降控制面板。
10、可选的，所述实时低温箱上设置有光源控制面板。
11、可选的，所述实时低温箱和所述温控箱之间设置有固定装置。
12、可选的，所述玻璃观察窗为双层中空设置，所述玻璃观察窗四周设置有双层密封胶。
13、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术提供了一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，具有以下有益效果：
14、1、本技术的装置结构简单，易于操作，测试精度高，可实时、全区域测试低温条件下岩石的冻胀变形特征，为高寒山地区岩石物理力学性质及其工程应用研究提供理论基础；
15、2、本技术配备温度监测装置，利用数据采集系统可实现实时监测岩石试样表面温度变化情况，得到时间、温度与应变的关系；
16、3、基于三维dic技术实现岩石试样冻胀变形非接触式测量，对低温条件下岩石试样进行实时监测，测试过程简单，解决了当前利用低温应变片测试冻胀变形的较大误差问题和操作繁琐问题；
17、4、实时低温测试能更好的模拟岩石及岩石类材料在高寒山地区等真实自然环境下的冻胀变形，获得的低温作用下岩石的变形和温度响应更符合真实情况。
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1.一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，包括实时低温测试系统、温度标定系统和三维DIC监测系统，所述实时低温测试系统包括实时低温箱(1)和温控箱(8)，所述实时低温箱(1)设置在所述温控箱(8)上方，所述实时低温箱(1)内设置有岩石试样(20)，所述实时低温箱(1)正面设置有玻璃观察窗(2)，所述岩石试样(20)与所述玻璃观察窗(2)对正，所述实时低温箱(1)四周设置有可调节的光源(5)，所述温度标定系统采集所述岩石试样(20)的温度数据，所述三维DIC监测系统采集所述岩石试样(20)的DIC图像数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述温控箱(8)右侧设置有进出水管(12)，所述进出水管(12)上设置有进出阀(11)，所述温控箱(8)通过所述进出水管(12)与所述实时低温箱(1)连接，所述温控箱(8)内设置有水槽，所述水槽内设置有酒精，所述酒精通过所述进出水管(12)在所述实时低温箱(1)和所述温控箱(8)内循环流动。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测
4.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述温控箱(8)表面设置有温度控制面板(9)，所述温控箱(8)内设置有冷媒、压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、蒸发器依次连接构成循环回路，所述冷媒设置在所述循环回路中。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述温度标定系统包括温度传感器(19)、温度数据采集线(17)和温度数据采集仪(18)，所述温度传感器(19)粘贴在所述岩石试样(20)上，所述温度传感器(19)连接所述温度数据采集线(17)，所述温度数据采集线(17)通过所述实时低温箱(1)上的安装孔(7)与所述温度数据采集仪(18)连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述三维DIC监测系统包括散斑纸、两个CCD相机(13)、同步相机触发仪(14)、数据传输线(15)和计算机(16)，所述散斑纸粘贴在所述岩石试样(20)表面，两个所述CCD相机(13)对称设置在所述实时低温箱(1)两侧，所述CCD相机(13)通过所述数据传输线(15)与所述同步相机触发仪(14)连接，所述同步相机触发仪(14)与所述计算机(16)连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述实时低温箱(1)内设置有可调节高度的定位垫板(3)，所述岩石试样(20)设置在所述定位垫板(3)上，所述实时低温箱(1)上设置有垫板升降控制面板(4)。
8.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述实时低温箱(1)上设置有光源控制面板(6)。
9.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述实时低温箱和所述温控箱(8)之间设置有固定装置(10)。
10.根据权利要求1所述的一种基于三维DIC的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述玻璃观察窗(2)为双层中空设置，所述玻璃观察窗(2)四周设置有双层密封胶。
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，包括实时低温测试系统、温度标定系统和三维dic监测系统，所述实时低温测试系统包括实时低温箱(1)和温控箱(8)，所述实时低温箱(1)设置在所述温控箱(8)上方，所述实时低温箱(1)内设置有岩石试样(20)，所述实时低温箱(1)正面设置有玻璃观察窗(2)，所述岩石试样(20)与所述玻璃观察窗(2)对正，所述实时低温箱(1)四周设置有可调节的光源(5)，所述温度标定系统采集所述岩石试样(20)的温度数据，所述三维dic监测系统采集所述岩石试样(20)的dic图像数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述温控箱(8)右侧设置有进出水管(12)，所述进出水管(12)上设置有进出阀(11)，所述温控箱(8)通过所述进出水管(12)与所述实时低温箱(1)连接，所述温控箱(8)内设置有水槽，所述水槽内设置有酒精，所述酒精通过所述进出水管(12)在所述实时低温箱(1)和所述温控箱(8)内循环流动。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述进出水管(12)为铜管，所述进出水管(12)包裹有保温海绵。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述温控箱(8)表面设置有温度控制面板(9)，所述温控箱(8)内设置有冷媒、压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、蒸发器依次连接构成循环回路，所述冷媒设置在所述循环回路中。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维dic的实时低温冻胀变形测试装置，其特征在于，所述温度标定系...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐颖，岳腾泷，马帅帅，吴帮标，夏开文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：
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