一种研究根-非饱和土界面力学特性的试验装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114577608A(43)申请公布日2022.06.03(21)申请号202210206858.8(22)申请日2022.03.04(71)申请人华南农业大学地址510642广东省广州市天河区五山路483号(72)发明人张巍王誉丛沛桐(74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385专利代理师程华(51)Int.Cl.G01N3/08(2006.01)G01N19/02(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图5页(54)发明名称一种研究根-非饱和土界面力学特性的试验装置及方法(57)摘要本发明涉及一种研究根‑非饱和土界面力学特性的试验装置及方法，装置包括：拉拔系统与压力室系统连接，压力室系统用于放置根‑土复合体试样，拉拔系统用于固定根‑土复合体试样的根系并对根‑土复合体试样进行拉拔；试样基质吸力控制系统与压力室系统连接，试样基质吸力控制系统用于调整根‑土复合体试样的饱和度；自动化围压‑供水系统与压力室系统连接；自动化围压‑供水系统用于向根‑土复合体试样提供围压，模拟根‑土复合体试样的应力状态；试样基质吸力控制系统和自动化围压‑供水系统共同作用时，用于模拟根‑土复合体试样的应力历史。本发明实现了可以准确的同时对不同初始条件下的根‑非饱和土界面的力学特性进行模拟。CN114577608ACN114577608A权利要求书1/2页1.一种研究根‑非饱和土界面力学特性的试验装置，其特征在于，包括：拉拔系统、压力室系统、试样基质吸力控制系统以及自动化围压‑供水系统；所述拉拔系统与所述压力室系统连接，所述压力室系统用于放置根‑土复合体试样，所述拉拔系统用于固定所述根‑土复合体试样的根系并对所述根‑土复合体试样进行拉拔；所述试样基质吸力控制系统与所述压力室系统连接，所述试样基质吸力控制系统用于调整所述根‑土复合体试样的饱和度；所述自动化围压‑供水系统与所述压力室系统连接；所述自动化围压‑供水系统用于向所述根‑土复合体试样提供围压，模拟所述根‑土复合体试样的应力状态；所述试样基质吸力控制系统和所述自动化围压‑供水系统共同作用时，用于模拟所述根‑土复合体试样的应力历史。2.根据权利要求1所述的研究根‑非饱和土界面力学特性的试验装置，其特征在于，所述拉拔系统包括：试验台座、支柱、升降台、横梁、力传感器、根系夹具、探针式位移传感器以及轴向驱动装置；所述升降台设于所述试验台座上，所述轴向驱动装置设于所述试验台座的内部，所述轴向驱动装置用于驱动所述升降台移动；所述支柱与所述试验台座固定连接，所述横梁与所述支柱可拆卸的连接，所述力传感器安装在所述横梁上，所述力传感器用于测量所述根‑土复合体试样的根系受到的拉力，所述根系夹具安装在所述力传感器上，所述根系夹具用于固定根‑土复合体试样的根系；所述探针式位移传感器设于所述横梁上，所述探针式位移传感器用于测量所述根‑土复合体试样的根系的位移。3.根据权利要求2所述的研究根‑非饱和土界面力学特性的试验装置，其特征在于，所述横梁包括两个拱形构件和一个横杆，所述横杆的两端分别焊接一个拱形构件，所述拱形构件通过螺栓与所述支柱连接；所述横杆上设置两个螺孔，所述力传感器的两端设置两个螺孔，所述横杆上的两个螺孔与所述力传感器上的两个螺孔相匹配，所述螺孔用于固定所述力传感器；所述力传感器的中心设置一个中心螺孔，所述中心螺孔用于安装所述根系夹具。4.根据权利要求3所述的研究根‑非饱和土界面力学特性的试验装置，其特征在于，所述压力室系统包括压力室罩、压力室底座、陶土板、透水石、试样帽、标杆以及支架；所述压力室罩与所述压力室底座连接，所述压力室底座放置于所述升降台上，所述压力室底座上放置有所述陶土板，所述试样帽置于所述陶土板上方，所述透水石放置在所述试样帽内部的上方，所述标杆与所述压力室底座连接，所述支架与所述标杆连接，所述探针式位移传感器与所述支架接触；所述压力室底座和所述陶土板的中心均有一个小孔，所述小孔用于穿根。5.根据权利要求4所述的研究根‑非饱和土界面力学特性的试验装置，其特征在于，所述试样基质吸力控制系统包括气压控制器、第一空气压缩机、孔隙水压力传感器、排水传感器、第一排水管、第二排水管、第一管道、第二管道、第三管道及多个阀门；所述第一管道的一端贯穿所述气压控制器与所述第一空气压缩机连通，所述第一管道的另一端穿过所述压力室底座与所述试样帽连接，所述气压控制器与所述压力室底座之间的所述第一管道上有阀门；第二管道的一端与所述第一排水管连接，第二管道的另一端通2CN114577608A权利要求书2/2页过所述压力室底座与根‑土复合体试样连通，所述孔隙水压力传感器安装在所述第二管道上，所述孔隙水压力传感器与所述第二管道的连接处有阀门；所述排水传感器