[发明专利]用于岩土工程土壤龟裂破坏的模型试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土试验技术领域，尤其涉及一种用于岩土工程土壤龟裂破坏的模型试验装置及方法。 

背景技术

土壤龟裂试验是指土体受到外界条件变化，如拉力隆起时，土体四周受到对称相等的张力，使土体本身发生开裂的一种试验。当土壤受力状态改变后，会产生一系列龟裂断裂等破坏现象，通过对土壤龟裂模型试验的研究可以更深入的了解土壤在不同受力条件影响下的破坏规律，并为构造运动下地表的受力变化研究提供借鉴。 

石蜡是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种怪类蜡，为白色或淡黄色半透明物，具有相当明显的晶体结构，是很好的绝缘体，也是很好的储热材料，熔点为60℃左右，具有较好的热膨胀性，非常适宜作为土壤试验的膨胀材料，且熔点低，清理方便。 

现有技术对土壤龟裂试验的研究还不够成熟，采用的设备、如龟裂试验仪器简单，尺寸固定，工作效率低，特别是在需要进行多组对比试验时，由于操作复杂，造成效率低下，同时由于龟裂现象也是通过板类材料顶起实现，均匀性与准确性难以保证，观测手段方面比较简单，一般为肉眼或量尺测量，试验的精度无法达到要求，这些装置很难满足当今岩土工程的试验需求。 

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述不足；提供了一种用于岩土工程土壤龟裂破坏的模型试验装置及方法；有效提高试验精度和试验效率，方便试验操作。 

本发明还提供一种用于岩土工程土壤龟裂破坏的模型试验方法。 

本发明的目的是采用下述技术方案实现的： 

一种用于岩土工程土壤龟裂破坏的模型试验装置，包括上层钢架、下层钢架、底板、升降机、模型底座，模型底座通过升降机与底板连接，底板上设有支撑杆，支撑杆上设有可伸缩旋转杆，可伸缩旋转杆上设有数字摄像头，下层钢架分别与上层钢架分别与底板连接，上层钢架上设有可视化玻璃板；底板上面与上层钢架、下层钢架形成空腔，上层钢架、下层钢架的内侧设有隔热板，隔热板内侧设有隔热支撑陶瓷，隔热支撑陶瓷高度小于隔热板高度，底板上面设有地层隔热板，地层隔热板上设有加热板，加热板上部与隔热支撑陶瓷形成的内 腔中设有温度传感器，隔热支撑陶瓷上部设有玻璃制石蜡槽。 

模型底座上设有温度调控开关、台架升降开关，所述台架升降开关与升降机的动力机构相连，控制升降机的高度便于试验与观察；温度调控开关通过线路与上方温度控制装置、温度传感器连接，控制试验温度的变化。 

模型底座底部设有转动滚轮。 

上钢架与下钢架设有连接孔，上钢架与下钢架通过连接孔与螺栓连接。 

上钢架与下钢架分别由四组构件连接构成，四组构件上分别设有多个连接孔，四组构件呈“风车”状通过连接孔首尾相接，调整好位置后用螺丝固定在底板上；四组升降机与底板相连，下端固定在模型底座上，可自由调节高度；模型底座上放置温度调控开关与台架升降开关，底部安置组转动滚轮，可移动位置；内部隔热板紧贴四周的上钢架与下钢架，内侧安置隔热支撑陶瓷，隔热支撑陶瓷上方放置玻璃制石蜡槽，下方放置加热板，中间放置温度传感器，隔热板下方铺设隔热板紧贴底板。 

下层钢架、底板通过连接孔与螺栓连接。 

一种利用岩土工程土壤龟裂破坏的模型试验装置的试验方法，包括以下步骤： 

1）确定土体尺寸，调整上层钢架、下层钢架的长度与宽度，调整到位后用螺丝固定于底板，调节台架升降开关、使升降机上下移动，调整底板的高度，达到适宜状态； 

（2）根据土体尺寸，在钢槽内铺设内部隔热板、地层隔热板，内部隔热板内侧放置隔热支撑陶瓷与加热板，将装满石蜡的玻璃槽安置于隔热支撑陶瓷上方，中间安置温度传感器； 

（3）将土体填入钢槽上方带可视化玻璃的上层钢架中，土层四侧面与玻璃板接触部分用胶粘接固定，防止土体整体上升；土层与下方石蜡用柔性塑料薄膜隔开，保证石蜡与土层不相互影响。 

（4）调节温度调控开关，启动加热板，通过控制温度传感器的温度变化保证石蜡的恒温均匀加热.； 

（5）调节可伸缩旋转杆将数字摄像头安置在需要监测的位置上，记录土体皲裂顶裂的变化过程； 

试验结束后，清理仪器，调节钢架相对位置从而改变了模型尺寸，重做石蜡槽及加热板，重复以上操作进行试验。 

本发明的有益效果： 

1模型架尺寸可根据试验需要自由调整，实现“一架多用”，避免了因对比试验而进行大量繁琐的操作与试验台架的更换，提高了试验效率，节约资源；