一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，在固結(jié)儀水平方向、垂直方向上分別放置電極，主要包括數(shù)據(jù)采集探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集控制模塊、工控模塊。該系統(tǒng)能自動(dòng)采集土樣在固結(jié)壓縮過(guò)程中土體的沉降量及其電阻率不規(guī)則因子，實(shí)時(shí)用圖形顯示并保存數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能將土樣固結(jié)沉降與其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)變化情況有機(jī)結(jié)合。此外，該系統(tǒng)能拓展應(yīng)用到直剪實(shí)驗(yàn)中，能將土樣直剪過(guò)程的剪切變形與其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)變化情況有機(jī)結(jié)合，從而揭示土樣直剪變形的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化機(jī)理。本實(shí)用新型專利技術(shù)操作簡(jiǎn)便可靠、測(cè)讀方便快捷、連續(xù)無(wú)損且實(shí)時(shí)測(cè)讀的電阻率不規(guī)則因子與土樣固結(jié)壓縮變形的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化能有機(jī)結(jié)合。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于土工常規(guī)實(shí)驗(yàn)(固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn))領(lǐng)域，涉及一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前，土工固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn)，多為人工讀取壓縮量、蠕變量，雖然近幾年來(lái)，也有能自動(dòng)采集壓縮變形、蠕變變形的固結(jié)儀器，但到目前為止，固結(jié)實(shí)驗(yàn)或一維蠕變實(shí)驗(yàn)?zāi)芡竭B續(xù)自動(dòng)采集壓縮變形、蠕變變形量和其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)指標(biāo)的測(cè)讀儀器，還未見報(bào)道。巖土電阻率是巖土固有特性參數(shù)之一。一些學(xué)者的研究成果表明，巖土電阻率可很好地反映巖土結(jié)構(gòu)性及其變化情況近年來(lái)，國(guó)外有些專家學(xué)者開始探索應(yīng)用電阻率不規(guī)則因子技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)巖土體的變形過(guò)程，揭示其變形過(guò)程中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化機(jī)理。比如，Jackson等[3]將電阻率不規(guī)則因子定義為Apt= (ρ「Ρο)/Ρ。，其中Λ PtS電阻率不規(guī)則因子，P 0> P t分別為初始電阻率和實(shí)時(shí)電阻率；通過(guò)歷時(shí)18個(gè)月電阻率不規(guī)則因子的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，監(jiān)測(cè)出路堤中的異常狀況。Samouelian等M通過(guò)測(cè)試黃土塊在干濕循環(huán)產(chǎn)生裂隙過(guò)程中，不同方向和深度上的電阻率變化，得到了土塊的裂隙發(fā)展和發(fā)育規(guī)律。盡管目前國(guó)內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)電阻率不規(guī)則因子應(yīng)用于固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn)的研究報(bào)道，但上述工作表明，電阻率不規(guī)則因子具備表征和測(cè)定土樣變形過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化的良好研究基礎(chǔ)，這是本技術(shù)研究的基本出發(fā)點(diǎn)。參考文獻(xiàn):[I]Samouelian a, b,1.Cousin a,A.Tabbagh c,A.Bruand d,G.Richard e,2005,Electrical resistivity survey insoil science:a review[J], Soil and TillageResearch,83(2): 173-193[2] Tabbagh, A.，Dabas, M.，Hesse, A.，Panissod, C., 2000, Soil resistivity:anon-1nvasive tool to map soilstructure horizonation[J], Geoderma 97,393-404.[3] Jackson, P.D., Northmore, K.J., Me I drum, P.1., Gunn, D.A., Hal lam, J.R.,Wambura, J., Wangusi, B., Ogutu, G.,2002.Non-1nvasive moisture monitoring withinan earth embankment-a precursor to failure[J].NDT&E Int.35.107-115.[4] Samouelian, A., Cousin, 1., Richard, G., Tabbagh, A., Bruand, A.,2003，Electrical resistivity imaging fordetecting soil cracking at the centimetricscale [J], Soil Sc1.Soc.J.Am.67:1319-1326.關(guān)于土樣的水平和垂直電阻值的測(cè)讀:在現(xiàn)實(shí)中，欲求得微弱的電阻變化，一般通過(guò)電橋電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前電阻率測(cè)定儀都是通過(guò)調(diào)節(jié)電橋平衡后，利用電橋平衡公式來(lái)求得土體的電阻。但是調(diào)節(jié)電橋平衡需要手動(dòng)操作，不利于自動(dòng)采集
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的，在于提供一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，旨在克服當(dāng)下常規(guī)土工固結(jié)實(shí)驗(yàn)儀的以下幾點(diǎn)不足:1)壓縮變形量和蠕變變形不能自動(dòng)采集。2)對(duì)土樣壓縮、蠕變過(guò)程中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化情況未能進(jìn)行同步、連續(xù)測(cè)讀。3) 土樣的變形、蠕變特性與其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)變化情況未能有機(jī)結(jié)合。4)目前電阻率測(cè)定儀都是通過(guò)調(diào)節(jié)電橋平衡后，利用電橋平衡公式來(lái)求得土體的電阻。但是調(diào)節(jié)電橋平衡需要手動(dòng)操作，不利于自動(dòng)采集。本技術(shù)特點(diǎn):在土工固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，該系統(tǒng)能同步、自動(dòng)、連續(xù)、無(wú)損地采集土樣的壓縮變形、蠕變變形和電阻率不規(guī)則因子，且將土樣壓縮變形蠕變特性與其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)變化情況有機(jī)結(jié)合，從而揭示土樣固結(jié)變形和蠕變變形的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化機(jī)理。另外，系統(tǒng)采用非平衡電橋來(lái)測(cè)量土體的水平和垂直電阻值，可解決目前電阻率測(cè)定儀調(diào)節(jié)電橋平衡需要手動(dòng)操作，不利于自動(dòng)采集的問(wèn)題。本技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，在固結(jié)儀水平方向、垂直方向上分別放置電極；該測(cè)試系統(tǒng)包括:用于采集固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn)中土樣的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，并對(duì)所采集的水平電阻信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器；與所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器輸出的水平電阻值信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)，根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出土樣固結(jié)或蠕變過(guò)程中的水平電阻值及垂直電阻值，并對(duì)計(jì)算出的水平電阻值及垂直電阻值以電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集控制模塊；與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集控制模塊輸出的水平電阻值及垂直電阻值，根據(jù)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，并根據(jù)電阻率不規(guī)則因子反映土樣的結(jié)構(gòu)性變化的工控模塊。進(jìn)一步，所述測(cè)試系統(tǒng)采用絕緣處理，與土樣接觸部分全部為非金屬材料。進(jìn)一步，所述測(cè)試系統(tǒng)采用不平衡電橋、大功率交流電源發(fā)生器。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器通過(guò)屏蔽線與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，所述數(shù)據(jù)采集控制模塊通過(guò)屏蔽線與所述工控模塊相連接。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器包括:水平圓柱狀石墨電極、垂直圓柱狀石墨電極，溫度傳感器、位移傳感器；所述水平圓柱狀石墨電極安裝在試樣水平方向的兩端，垂直圓柱狀石墨電極安插在土樣垂直方向的上下兩端位置上，所述溫度傳感器設(shè)置在所述試樣帽根基處，所述電極及溫度傳感器通過(guò)屏蔽線與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，所述位移傳感器設(shè)置在定位桿上。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集控制模塊進(jìn)一步包括:交流電源發(fā)生器、交直流轉(zhuǎn)換電路、不平衡電橋、多檔切換開關(guān)、信號(hào)調(diào)理電路、USB數(shù)據(jù)采集卡等組成；所述交流電源發(fā)生器與所述交直流轉(zhuǎn)換電路相連接，所述交直流轉(zhuǎn)換電路與所述不平衡電橋相連接，所述不平衡電橋分別與所述多檔切換開關(guān)及信號(hào)調(diào)理電路相連接。本技術(shù)提供的一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集探測(cè)器自動(dòng)采集試樣在固結(jié)實(shí)驗(yàn)或一維蠕變實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，數(shù)據(jù)采集控制模塊根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出試樣的水平電阻值及垂直電阻值，工控模塊根據(jù)所測(cè)試試樣的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，進(jìn)而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試樣在固結(jié)壓縮過(guò)程或一維蠕變過(guò)程中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化情況，從而構(gòu)建土樣的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型和一維蠕變應(yīng)力應(yīng)變結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型。本技術(shù)能連續(xù)貫穿于固結(jié)實(shí)驗(yàn)或一維蠕變實(shí)驗(yàn)的始終，能自動(dòng)采集在固結(jié)壓縮和一維蠕變過(guò)程中土體的壓縮量和蠕變量及其電阻率不規(guī)則因子，且能實(shí)時(shí)用圖形顯示并保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可用excel打開并分析。本技術(shù)操作簡(jiǎn)便可靠、測(cè)讀方便快捷、連續(xù)無(wú)損、成本低廉、易于推廣等特點(diǎn)，且實(shí)時(shí)測(cè)讀的電阻率不規(guī)則因子與土樣固結(jié)壓縮變形和蠕變特性的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化能有機(jī)結(jié)合。此夕卜，該系統(tǒng)能拓展應(yīng)用到直剪實(shí)驗(yàn)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，在固結(jié)儀水平方向、垂直方向上分別放置電極；該測(cè)試系統(tǒng)包括：用于采集固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn)中土樣的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，并對(duì)所采集的水平電阻信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器；與所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器輸出的水平電阻值信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)，根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出土樣固結(jié)或蠕變過(guò)程中的水平電阻值及垂直電阻值，并對(duì)計(jì)算出的水平電阻值及垂直電阻值以電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集控制模塊；與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集控制模塊輸出的水平電阻值及垂直電阻值，根據(jù)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，并根據(jù)電阻率不規(guī)則因子反映土樣的結(jié)構(gòu)性變化的工控模塊。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，在固結(jié)儀水平方向、垂直方向上分別放置電極；該測(cè)試系統(tǒng)包括: 用于采集固結(jié)實(shí)驗(yàn)和一維蠕變實(shí)驗(yàn)中土樣的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，并對(duì)所采集的水平電阻信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器； 與所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器輸出的水平電阻值信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)，根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出土樣固結(jié)或蠕變過(guò)程中的水平電阻值及垂直電阻值，并對(duì)計(jì)算出的水平電阻值及垂直電阻值以電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集控制豐旲塊; 與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集控制模塊輸出的水平電阻值及垂直電阻值，根據(jù)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，并根據(jù)電阻率不規(guī)則因子反映土樣的結(jié)構(gòu)性變化的工控模塊。2.如權(quán)利要求1所述的固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試系統(tǒng)采用絕緣處理，與土樣接觸部分全部為非金屬材料制成的結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求1所述的固結(jié)實(shí)驗(yàn)中同步測(cè)讀電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試系統(tǒng)采用不平衡電橋...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于小娟，施建勇，秦建香，蘇瑛，張榮蘭，錢俊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鹽城工學(xué)院，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：