[发明专利]适用工业CT扫描的微型温控非饱和土三轴试验仪及方法

权利要求书

1.一种适用工业CT扫描的微型温控非饱和土三轴试验仪，其特征是，包括装置本体，装置本体底部固定于底座，装置本体顶部设置应变控制装置；

所述装置本体包括竖向设置的有机玻璃外壳，有机玻璃外壳内套设有机玻璃内罩，且有机玻璃外壳与有机玻璃内罩间具有形成真空层的间隙；所述有机玻璃内罩所包围的空间形成压力室，压力室内设有放置测试样品的试样容置位，试样容置位下方设置加热元件，加热元件与温控设备连接，所述有机玻璃内罩内侧设置温度传感器，温度传感器与接收器连接；

测试样品尺寸小于传统设备；

应变控制装置为步进电机，通过步进电机将电脉冲信号转化为位移变形进而控制测试样品的应变，浸入式力传感器置于试样容置位上方步进电机的加载端外侧；

所述试样容置位对应于测试样品底部和顶部均设置透水石，所述顶部的透水石顶部设置第一有机玻璃体，底部的透水石底部设置第二有机玻璃体；所述加热元件为电热丝，电热丝缠绕设置于第二有机玻璃体外侧，对压力室内的水进行加热。

2.如权利要求1所述的非饱和土三轴试验仪，其特征是，所述试样容置位对应于测试样品底部和顶部均设置透水石，顶部的透水石与孔隙气压力孔道连接，底部的透水石与孔隙水压力孔道连接。

3.如权利要求1所述的非饱和土三轴试验仪，其特征是，所述第一有机玻璃体顶部设置有机玻璃顶盖，第二有机玻璃体底部设置有机玻璃底盖。

4.如权利要求3所述的非饱和土三轴试验仪，其特征是，所述有机玻璃顶盖顶部与应变控制装置的加载端相连接，应变控制装置的加载端外侧设置浸入式力传感器，浸入式力传感器与接收器连接。

5.如权利要求1所述的非饱和土三轴试验仪，其特征是，所述压力室底部与围压施加装置连接。

6.如权利要求1所述的非饱和土三轴试验仪，其特征是，所述有机玻璃外壳和有机玻璃内罩均为筒状结构，有机玻璃外壳和有机玻璃内罩的直径对应于试样容置位处最小。

7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的非饱和土三轴试验仪的试验方法，其特征是，包括以下步骤：

将非饱和土三轴试验仪放置于工业CT扫描室的旋转台，工业CT的X光射线源对准测试样品，在不同吸力、不同温度与在不同围压条件下对测试样品进行轴向应变加载，在不同应变阶段暂停加载并同时进行CT扫描；将旋转台进行360°旋转，进行不同角度的扫描得出切片化的灰度图像，通过分析图像与试验过程得出非饱和土在剪切作用下的微观结构、三相分布以及各相交界面的演化规律。

8.一种采用如权利要求1-6任一项所述的非饱和土三轴试验仪的试验方法，其特征是，包括以下步骤：

将已制备好的测试样品放置在试样容置位，将有机玻璃顶盖与有机玻璃底盖分别固定并用O形圈紧箍密封；

使用真空泵通过孔隙水压力孔道对测试样品施加真空，并保持孔隙气压力通道关闭；

而后通过压力室对测试样品施加围压，打开孔隙水压力孔道以允许水流入压力室使测试样品饱和，并将孔隙气压力孔道向大气开放；

待测试样品饱和后，施加相应的孔隙气压力与孔隙水压力；

将非饱和土三轴试验仪固定于工业CT扫描室的旋转台，进行应变加载，并在不同的应变阶段暂停加载后进行CT扫描；

将旋转台进行360°旋转，进行不同角度的扫描得出切片化的灰度图像，通过分析图像与试验过程得出非饱和土在剪切作用下的微观结构、三相分布以及各相交界面的演化规律。