一种应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置的制作方法

本实用新型涉及一种三轴土样试验过程中精确测试电阻率的装置，属于测试技术领域。

背景技术：

土体电阻率是土体的重要属性之一，其能够反映土体的含水率、压实度、含盐量等多种物理性质，因此电阻率测试成为土工测试技术中的重要一项。中国专利CN103743787A将电测领域较为先进的范德堡原理引用到三轴土样电阻率测量中，提出了“一种三轴土样含水率分布测试装置”，将四电极片等间距对称布置于三轴土样表面，进行两次输入电流和采集电压操作，将数据代入范德堡公式中，以反映土样含水率分布及电阻率的变化。测试系统将电极片等间距粘贴在乳胶三轴膜上，所述电极片作为测试传感器与三轴土样接触，实践中发现它存在着一些弊端：比如乳胶三轴膜长期遇水易遭腐蚀、反复利用后容易出现撕裂现象，降低了使用寿命。在不加围压的情况下，通过三轴膜箍在三轴土样上难以保证四电极片与土样的良好接触，对测试数据的稳定性有一定的影响。在测试准备阶段，需要事先在击实桶中制备好三轴土样才能进行四电极片的安装工作，而要想制备完好的三轴土样，对土体的种类、含水率及压实度都有一定的要求，以致缩小了电阻率测试的对象范围。因此，业内需要开发一种与上述电阻率测试系统配套的、使用方便、使用周期长、测试稳定性高、适用范围广的新型制样设备和测试传感器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置，以提高测试结果的精确度、测试便易性、普适性以及测试效率。

本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

一种应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置，所述采集装置包括两瓣模、钛电极片、四孔航空接头、底盖、顶盖和紧固螺杆，所述两瓣模相互铰接，所述底盖和顶盖分别设置在闭合后的两瓣模的底端和顶端，通过所述紧固螺杆固定；所述钛电极片按行列间隔均匀配置，每行包含四个钛电极片，同一行的四个钛电极片沿周向依次相隔90°嵌于所述两瓣模内壁上，所述钛电极片通过四芯电缆与嵌于两瓣模外壁的四孔航空接头连接。

上述应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置，所述底盖和所述顶盖上均设置有卡槽，紧固螺杆通过卡槽将底盖和顶盖固定成一体。

上述应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置，所述两瓣模采用聚甲醛瓣模，内壁设有多个凹槽，所述凹槽按行列配置，其中，行列数均为四个，每行沿周向依次相隔90°布置四个凹槽，每瓣模上每行布置两个凹槽，所述凹槽通过导线孔与外壁连通。

上述应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置，所述钛电极片横截面呈弧形，与所述两瓣模内壁相匹配。

上述应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置，所述装置还包括环箍，所述环箍通过螺丝紧固在所述两瓣模外周。

本实用新型将电阻率测试传感器和传统的三轴土样击实筒集成一体，形成应用于三轴土样电阻率分布测试的土样参数采集装置，从而提升了土工试验设备的集成化和便捷性，并具有如下特点：

1、针对现有的贴有钛电极片的乳胶三轴膜遇水易老化、多次利用易磨损的弊病，采用硬度高、化学性质稳定的聚甲醛材料制成两瓣模并嵌入钛电极片作为测试传感器，改善了原有传感器使用寿命短、制作工艺繁琐等问题，提升了传感器的使用寿命和工作效率。

2、现有乳胶三轴膜具有较高的弹性，箍于三轴土样表面时，难以保证四个钛电极片等间距均匀地设置于三轴土样表面，导致与范德堡测试原理出现偏差，本实用新型将四个钛电极片等间距对称的嵌入硬度高、不会变形的聚甲醛两瓣模中，保证了钛电极片在三轴土样表面的等间距对称分布。

2、现有测试装置中，在不加围压的情况下，将贴有钛电极片的乳胶三轴膜箍于三轴土样表面，难以保证钛电极片与三轴土样接触紧密，对测试稳定性产生一定的影响。本实用新型将土样封装于两瓣模闭合形成的击实筒中进行击实，通过击实土样的方法并配合两瓣模外侧的环箍保证了钛电极片与三轴土样的接触紧密，保证了测试数据的一致性。

3、本实用新型减少了拆模、箍三轴膜等工序，使测试更为便捷，提升了工作效率。

4、传统的三瓣模闭合形成的击实筒，在击实完成以后需要撤去三瓣模，这对于松散砂体、压实度低的土体、和含水率较高或较低的土体完好成样存在一定的困难，这就缩小了现有电阻率的测试对象范围。本实用新型在击实成型后无需撤模，直接与测试仪器连接进行测试，能够对松散砂体、压实度低及含水率不在合理范围内难以成样的三轴土样进行电阻率测试，大大扩展了现有测试仪器的适用范围。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型两瓣模闭合前立体结构示意图；

图2是两瓣模闭合后立体结构示意图；

图3是本实用新型电极片在土样布置情况俯视图；

图4是本实用新型与电阻率测试仪器连接示意图

图中各标号清单为：1、两瓣模；2、钛电极片；3、导线孔；4、四芯线缆；5、四孔航空接头；6、环箍；7、螺丝；8、底盖；9、顶盖；10、紧固螺杆；11、土样；12、基于范德堡法的三轴土样电阻率测试系统；a～d、第一电极片～第四电极片。

具体实施方式

本实用新型用于三轴土样的电阻率分布测试，一个完整的基于范德堡法的三轴土样电阻率测试系统包括精密恒流交流源、动态电压测试仪、计算机和土样参数采集装置。采用精密恒流交流源，其在测试中电流大小可以保持恒定，避免片状电极出现极化现象；动态电压测试仪用于测试片状电极上产生的交变电动势，动态电压测试仪具有测试精度高，高效计算机互访，多通道扫描测试等优点；计算机用于处理土样参数采集装置所测得的信息，得出所需的结果。

参看图1～图4，本实用新型包括两瓣模1、钛电极片2、四孔航空接头5、环箍6、底盖8、顶盖9和紧固螺杆10。

钛电极片2总共四层，每层四个钛电极片(a、第一电极片；b、第二电极片；c、第三电极片；d、第四电极片)周向依次相隔90°嵌于两瓣模的内凹槽中，四芯线缆4穿过导线孔3与钛电极片(a、b、c、d)焊接相连，再与嵌于两瓣模外壁内凹槽内部的四孔航空接头5连接。其中，两瓣模由聚甲醛材料加工而成，钛电极片由金属钛制成，高10mm，厚度2mm，层间间距10mm，顶层和底层距两瓣模边缘均为5mm，横截面呈弧形，使得其嵌于两瓣模之后，保证两瓣模内壁表面光滑圆顺。

其中如图2所示，将两瓣模闭合，将环箍6套在两瓣模外侧，再通过螺丝7紧固，形成了闭合的两瓣模，环箍高度为15mm，不能完全封闭成完整的圆形，以保证能够对闭合后的两瓣模起到紧固的作用。闭合的两瓣模内径39.1mm，高度80mm，与土工试验规程中规定的三轴土样尺寸一致。

在制备三轴土样前，将闭合的两瓣模放在底盖内，盖上顶盖，再用紧固螺杆10进行紧固，然后填土用击实锤击实。击实后只需将底盖、紧固螺杆、顶盖撤下，无需撤下闭合的两瓣模。如图3所示，制样完成后，钛电极片等间距紧贴于土样表面。

如图4所示，将闭合的两瓣模和内部的土样通过导线与三轴土样电阻率测试系统连接，最终实现三轴样的电阻率分布测量。