一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置，它包括恒流交流源、動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀、計(jì)算機(jī)和多組片狀電極，所述多組片狀電極分別與柱狀三軸樣的各層土樣相對(duì)應(yīng)，每組包含四個(gè)片狀電極，同組的四個(gè)片狀電極沿對(duì)應(yīng)土樣層周向依次相隔45°粘貼于土樣層與三軸膜之間，每組片狀電極中距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)片狀電極與中間兩個(gè)片狀電極交替與恒流交流源的兩電極及動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀的兩個(gè)輸入端連接，動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀的輸出端與電腦連接。本發(fā)明利用范德堡原理實(shí)現(xiàn)對(duì)土樣含水量的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)測(cè)量，由于采用了柔軟的片狀電極，本裝置對(duì)土樣的力學(xué)特性不會(huì)產(chǎn)生任何影響，大大提高了土樣含水量的測(cè)試精度。
【專利說(shuō)明】一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可在三軸試驗(yàn)過(guò)程中精確測(cè)試土樣含水量分布變化規(guī)律的裝置，屬于測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在三軸試驗(yàn)過(guò)程中，土樣中含水量分布的測(cè)試對(duì)于研究土中水分的遷移與入滲規(guī)律至關(guān)重要，對(duì)于研究土的水-力學(xué)耦合性能有著極為重要的價(jià)值。如研究黃土中水分遷移規(guī)律有利于阻止黃土濕陷危害的發(fā)生，在凍土工程中水分遷移的測(cè)試是研究?jī)雒浫诔翙C(jī)理的主要途徑；特別是在動(dòng)力作用下，水分入滲規(guī)律的測(cè)試，對(duì)于研究路基翻漿冒泥產(chǎn)生機(jī)理及消除方法的設(shè)計(jì)有著極為重要的意義。傳統(tǒng)的測(cè)試方法主要是通過(guò)分層取土，然后采用烘干法測(cè)試各層含水率。然而，這種方法只能測(cè)試試驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻的含水量分布，無(wú)法測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的含水率分布變化，存在無(wú)法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)的弊病，無(wú)法掌握變化規(guī)律。另外，研究者們也提出了間接測(cè)試方法，這些方法主要是利用土樣的介電常數(shù)、磁導(dǎo)率及電導(dǎo)率與土樣含水率之間的關(guān)系，通過(guò)測(cè)試土樣的這些參數(shù)間接獲得土樣的含水率，然而這些方法普遍存在一個(gè)問(wèn)題是傳感器(探針)必須植入土中，在三軸測(cè)試中植入探針會(huì)改變土樣的力學(xué)性質(zhì)，影響力學(xué)試驗(yàn)的精度；同時(shí)所有這些測(cè)試方法探頭的體積都比較大，尺寸遠(yuǎn)大于三軸樣本身，根本無(wú)法測(cè)試三軸樣的含水率分布。有鑒于此，有必要開(kāi)發(fā)一種精確、無(wú)擾動(dòng)且精細(xì)的測(cè)試土樣含水率方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)三軸樣含水率分布的測(cè)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種可精確測(cè)試土樣含水量分布變化規(guī)律的三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置。
[0004]本發(fā)明所述問(wèn) 題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置，構(gòu)成中包括恒流交流源、動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀、計(jì)算機(jī)和多組片狀電極，所述多組片狀電極分別與柱狀三軸樣的各層土樣相對(duì)應(yīng)，每組包含四個(gè)片狀電極，同組的四個(gè)片狀電極沿對(duì)應(yīng)土樣層周向依次相隔45°粘貼于土樣層與三軸膜之間，每組片狀電極中距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)片狀電極與中間兩個(gè)片狀電極交替與恒流交流源的兩電極及動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀的兩個(gè)輸入端連接，動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀的輸出端與電腦連接，該裝置的測(cè)試步驟如下:
①對(duì)于同一組片狀電極，首先將距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)片狀電極(第一電極a與第四電極d)
與恒流交流源連接，并提供外恒定交流電流/“,電腦通過(guò)動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀測(cè)試中間兩電極(第二電極b與第三電極c)上的電壓然后改變接線方式，在中間兩電極(第二電極b與第三電極c)之間施加內(nèi)恒定交流電流/#?,測(cè)試距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)片狀電極(第一電極a與第四電極d)上的電壓EZai;②計(jì)算內(nèi)測(cè)試電阻
【權(quán)利要求】
1.一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置，其特征是，它包括恒流交流源、動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀、計(jì)算機(jī)和多組片狀電極，所述多組片狀電極分別與柱狀三軸樣的各層土樣相對(duì)應(yīng)，每組包含四個(gè)片狀電極，同組的四個(gè)片狀電極沿對(duì)應(yīng)土樣層周向依次相隔45°粘貼于土樣層與三軸膜之間，每組片狀電極中距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)片狀電極與中間兩個(gè)片狀電極交替與恒流交流源的兩電極及動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀的兩個(gè)輸入端連接，動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀的輸出端與電腦連接，該裝置的測(cè)試步驟如下: ①對(duì)于同一組片狀電極，首先將距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)片狀電極(第一電極a與第四電極d)與恒流交流源連接，并提供外恒定交流電流,電腦通過(guò)動(dòng)態(tài)電壓測(cè)試儀測(cè)試中間兩電極(第二電極b與第三電極c)上的電壓U3i ,然后改變接線方式，在中間兩電極(第二電極b與第三電極c)之間施加內(nèi)恒定交流電流4 ,測(cè)試距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)片狀電極(第一電極a與第四電極d)上的電壓Uai ； ②計(jì)算內(nèi)測(cè)試電阻
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置，其特征是，相鄰兩組片狀電極在三軸樣軸線方向上的間距不小于片狀電極的寬度，多組片狀電極交錯(cuò)布于柱狀三軸樣的兩側(cè)，以減少相鄰電極對(duì)測(cè)試的干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置，其特征是，所述片狀電極采用鍍銥鉭的鈦電極箔，電極引線通過(guò)U型端子與片狀電極卡接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三軸試驗(yàn)土樣含水量分布測(cè)試裝置，其特征是，所述片狀電極通過(guò)雙面膠粘貼在三軸膜的內(nèi)表面上。
【文檔編號(hào)】G01N27/04GK103743787SQ201310716835
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】馮懷平, 岳祖潤(rùn), 楊志浩, 常建梅, 王志鵬, 朱香會(huì) 申請(qǐng)人:石家莊鐵道大學(xué)