一种土体裂隙自动监测装置的制作方法

本实用新型属于岩土工程领域，具体涉及一种土体裂隙自动监测装置。

背景技术：

我国南方广泛分布有红黏土以及其他一些黏性土，这些黏性土富含蒙脱石、伊利石等黏土矿物，具有吸水膨胀、失水收缩的特点，尤其是极端暴雨、干旱或雨水干湿交替的环境，这一胀缩特性就会产生纵横交错的干裂网络，从而会引起水库的渗漏溃坝、斜坡的失稳破坏以及垃圾填埋场黏土封场系统的失效破坏，对人类工程活动和生命财产安全构成严重威胁，所以对于黏性土的胀缩变形和裂隙扩展演化规律亟待深入研究。

目前岩土工程领域对黏性土在水的作用下，土体的胀缩变形和裂隙扩展演化规律的研究日益重视，要研究这一胀缩变形和裂隙演化规律就必须在实验室内对黏土试样进行实时定量监测。然而，对于土样的胀缩变形，传统的监测方法，大多采用人工方式进行，利用游标卡尺、膨胀仪或收缩仪进行土的轴向位移测量，分析土样的胀缩变化。在这些方法中，量具都必须和土样接触，虽然接触压力不大，但对于一些质地柔软的土样，就不允许量具与土样的接触，否则会在土样表面留下压印或划痕，影响测量精度。其次，对于土样裂隙的扩展演化形态，传统的监测方法，大都首先将土样从恒温系统中取出，然后用相机对其表面裂隙进行拍照。这些传统的人工测量方式，效率低、耗时多、劳动强度大和测量点重复性差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种土体裂隙自动监测装置，该装置利用了相机实时监测和数字图像定量处理的特性，采用非接触的形式，使得可靠性、检测精度以及自动化程度均得到显著提高，并且使用时操作简单、高效。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

包括设置在恒温恒湿箱内的土样拍照系统和土样称量系统，土样置于土样称量系统的托盘上，恒温恒湿箱内还设置有照明灯；土样拍照系统具有能够从不同方向对土样进行实时拍摄的照相机，土样称量系统将采集到的土样质量变化数据与土样拍照系统采集到的土样形态变化数据传输至控制及数据处理系统，控制及数据处理系统连接恒温恒湿箱和照明灯，通过控制及数据处理系统调节环境的温度、湿度和照明度，控制及数据处理系统能够对采集到的土样质量变化数据与土样形态变化数据定量处理并绘制曲线图，得到裂隙扩展数据。

所述的恒温恒湿箱上设置有能够测量环境的温度与湿度的温度湿度计。

土样拍照系统包括布置在恒温恒湿箱顶部的垂向照相机和布置在恒温恒湿箱侧壁的水平照相机。土样称量系统包括设置在恒温恒湿箱内部的多组电子天平，每组电子天平的上方设有一个照明灯。所述的恒温恒湿箱在底面上安装有滚轮，箱体通过电源线与电源插座连接。

控制及数据处理系统采用计算机系统，计算机系统通过传输线缆与各个电子设备连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：通过照相机从不同方向对土样进行实时拍摄，自动记录土样的胀缩变化和裂隙形态，无需再采用人工手动监测的方式，控制及数据处理系统能够实时进行数字图像定量处理，继而获得土样的胀缩变形和裂缝演化数据。本实用新型的土样称量系统能够实时对土样的失水质量进行监测，传输至控制及数据处理绘制失水曲线图，避免了人工监测的不连续性以及效率低等缺点。本实用新型自动化程度高，安全可靠，能够远距离操作，方便进行零部件的维护与更换，大幅的提高监测的精度和工作效率，为节约使用成本提供了便利，易于在生产和教学中推广应用。

附图说明

图1本实用新型的整体结构示意图；

图2本实用新型的监测流程图；

附图中：1-照明灯；2-传输线缆；3-控制及数据处理系统；4-恒温恒湿箱；5-温度湿度计；6-垂向照相机；7-水平照相机；8-土样；9-电子天平；10-滚轮；11-电源线；12-电源插座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型的土体裂隙自动监测装置，包括设置在恒温恒湿箱4内的土样拍照系统和土样称量系统，土样8置于土样称量系统的托盘上，恒温恒湿箱4内还设置有照明灯1；恒温恒湿箱4上设置有能够测量环境的温度与湿度的温度湿度计5。土样拍照系统具有能够从不同方向对土样8进行实时拍摄的照相机，土样拍照系统包括布置在恒温恒湿箱4顶部的垂向照相机6和布置在恒温恒湿箱4侧壁的水平照相机7。土样称量系统将采集到的土样质量变化数据与土样拍照系统采集到的土样形态变化数据传输至控制及数据处理系统3，土样称量系统包括设置在恒温恒湿箱4内部的多组电子天平9，每组电子天平9的上方设有一个照明灯1。控制及数据处理系统3连接恒温恒湿箱4和照明灯1，通过控制及数据处理系统3调节环境的温度、湿度和照明度，控制及数据处理系统3采用计算机系统，计算机系统通过传输线缆2与各个电子设备连接，计算机系统利用裂隙孔隙定量分析处理软件(PCAS)，经过图像二值化、去杂、骨架化、裂隙处理等流程对所拍得的照片进行处理，实现对土样表面裂隙特征及土体轴向应变和径向应变实现实时定量监测，绘制曲线图便于后期研究人员的进一步分析。恒温恒湿箱4在底面上安装有滚轮10，箱体通过电源线11与电源插座12连接。

参见图2，本实用新型的土体裂隙自动监测装置试验前首先通过电源线11和电源插座12接通电源，利用控制及数据处理系统3控制恒温恒湿箱4内合适的温度、湿度和照明度，观察温度湿度计5读数，待数值稳定后，将制好的土样8放置在电子天平9上，进行干燥、脱湿试验；然后再利用控制及数据处理系统3设置一定时间的取样间隔，通过顶部的垂向照相机6和侧壁的水平照相机7不间断的对土样8的顶面和侧面进行拍照，并通过电子天平9记录土样8的质量变化，将所测得的实验数据通过传输电缆2传输于控制及数据处理系统3，进行数字图像定量处理和曲线图绘制，得出土样8的厚度变化和裂隙扩展演化数据，自动存储或传送于远程终端，为进一步研究提供基础实验数据。