一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置

本发明涉及岩土体三轴试验/测量，具体涉及一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置。

背景技术：

1、随着数字化技术的飞速发展，为了能够较好地解决目前三轴试验中试样应变发展情况无法实时成像的问题，将现有的数字化成像技术应用于三轴试验装置上，进一步优化三轴试验装置，较好地研究岩土体在三轴试验中的应变发展规律，同时，实时成像试样在室内试验的应变情况，可较好地为应对复杂多变的工程问题提供一定的图像资料和试验数据。

2、现有技术cn114739816a公开了一种粗粒土填料大直径三轴试验装置，其中，该装置包括：试样、轴压位移控制单元、外压力室(气)、内压力室(液)、围压控制单元、循环液供给单元、温度控制单元、主控系统。现有技术cn102636391a公开了一种全过程连续精细跟踪的软土动力特性试验系统。该系统由压力室，压力控制系统，激振系统，测量系统，伺服控制系统，显微观测系统和计算机系统组成。主要优点是水作用条件下全过程连续精细跟踪及高精度的量测，并可实现多尺度全景三维观测，最终揭示软土的动力特性。现有技术cn202350749u公开了一种土体变形特性的测量系统，包括：摄像设备，其镜头位于距土体模型试验箱任一透明测试面的正前方的预设距离处；以及用于根据摄像设备采集的图像进行土体变形特性分析的计算机，计算机通过数据线与摄像设备连接。

3、受限于摄像设备的精度、成本影响，现有的检测装置在对不同时刻试样轴向应变、径向应变及体应变的实时监测时，在控制成本的情况下，无法较好地对岩土体进行高精度、有效的实时监测。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，相比于现有的摄像设备，本发明只需要设置一个中等精度的高频相机，无需很高精度或多个的摄像设备，节约成本，便于生产实践推广使用；并配合第一轨道、第二轨道，能够使高频相机沿周向、轴向移动，从而能够对岩土体试样进行全方位的较高精度、高效率的应变变化量分析。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其包括试样(4)、压力室(5)、围压罐(6)、试样底座(7)、高频相机(10)、数据线(11)、数控装置、计算机，围压罐的内周形成压力室，压力室内设置有试样，试样设置于试样底座上，计算机通过数据线与数控装置、高频相机相连接，围压罐包括内壁(61)、外壁，其特征在于：内壁(61)的外周面设置有一个高频相机，内壁的外周面设置有第一轨道(12)、第二轨道(13)，第一轨道为周向环形轨道，第二轨道为轴向/纵向线性轨道，第二轨道为多个且与第一轨道相连，高频相机在驱动器的驱动下可沿第一轨道做周向运动，并可沿第二轨道做线性运动。

4、进一步地，所述第一轨道(12)、第二轨道(13)上设置有限位器或行程开关，高频相机(10)沿第二轨道的行程上端位置大致与试样的上端试样帽(1)位置对齐，高频相机沿第二轨道的行程下端位置大致与试样的下端试样帽(1)位置对齐。

5、进一步地，所述第二轨道(13)的设计数量取决于高频相机(10)的精度，当高频相机的精度较高时，第二轨道的数量较少；当高频相机的精度较低时，第二轨道的数量较多。

6、进一步地，所述试样(4)的上下两端分别设置有试样帽(1)，试样的外周包裹有橡胶模(2)，试样的外周设置有轴向的垂直基准线(9)、水平基准线(3)，试样底座上设置有安装凹槽、校准点凹槽(8)，试样的底端安装于安装凹槽内，校准点凹槽用于与垂直基准线对准。

7、进一步地，所述高频相机(10)设置成可拆解下来的矩形形状，方便维修和养护，数据线(11)通过预留小孔进行线路的埋设，方便线路灵活布置。

8、一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置的试验方法，其包括以下步骤：

9、步骤(1)：选择高频相机(10)的精度并确定有效采集角度a范围内的有效采集精度；

10、步骤(2)：根据高频相机(10)的有效采集精度确定第二轨道(13)的设计数量，当高频相机的精度较高时，第二轨道的数量设置为较少；当高频相机的精度较低时，第二轨道的数量设置为较多；

11、步骤(3)：试验时，高频相机(10)在驱动器的驱动下可沿第一轨道(12)做周向运动，并可沿第二轨道(13)做线性运动，从而能够对岩土体试样进行全方位的较高精度、高效率的应变变化量分析。

12、本发明的一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其只需要设置一个中等精度(相对的)的高频相机，并配合第一轨道、第二轨道，能够使高频相机沿周向、轴向移动，高频相机采集的图像均可通过计算机进行智能分类和三维立体成像，并且可根据试验操作员的需求利用计算机进行不同时刻试样三维数据对比分析，能够较为精确、快速地获得试样在不同时刻的轴向应变、径向应变及体应变等应变变化量。相比于现有的摄像设备，本发明只需要设置一个中等精度的高频相机，无需很高精度或多个的摄像设备，节约成本，便于生产实践推广使用；并配合第一轨道、第二轨道，能够使高频相机沿周向、轴向移动，从而能够对岩土体试样进行全方位的较高精度、高效率的应变变化量分析。

技术特征：

1.一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其包括试样(4)、压力室(5)、围压罐(6)、试样底座(7)、高频相机(10)、数据线(11)、数控装置、计算机，围压罐的内周形成压力室，压力室内设置有试样，试样设置于试样底座上，计算机通过数据线与数控装置、高频相机相连接，围压罐包括内壁(61)、外壁，其特征在于：内壁(61)的外周面设置有一个高频相机，内壁的外周面设置有第一轨道(12)、第二轨道(13)，第一轨道为周向环形轨道，第二轨道为轴向/纵向线性轨道，第二轨道为多个且与第一轨道相连，高频相机在驱动器的驱动下可沿第一轨道做周向运动，并可沿第二轨道做线性运动。

2.如权利要求1所述的一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其特征在于，所述第一轨道(12)、第二轨道(13)上设置有限位器或行程开关，高频相机(10)沿第二轨道的行程上端位置大致与试样的上端试样帽(1)位置对齐，高频相机沿第二轨道的行程下端位置大致与试样的下端试样帽(1)位置对齐。

3.如权利要求2所述的一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其特征在于，所述第二轨道(13)的设计数量取决于高频相机(10)的精度，当高频相机的精度较高时，第二轨道的数量较少；当高频相机的精度较低时，第二轨道的数量较多。

4.如权利要求3所述的一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其特征在于，所述试样(4)的上下两端分别设置有试样帽(1)，试样的外周包裹有橡胶模(2)，试样的外周设置有轴向的垂直基准线(9)、水平基准线(3)，试样底座上设置有安装凹槽、校准点凹槽(8)，试样的底端安装于安装凹槽内，校准点凹槽用于与垂直基准线对准。

5.如权利要求4所述的一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其特征在于，所述高频相机(10)设置成可拆解下来的矩形形状，方便维修和养护，数据线(11)通过预留小孔进行线路的埋设，方便线路灵活布置。

6.一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置的试验方法，其包括如权利要求4所述的一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于数字图像技术的岩土体三轴试验应变测量装置，其包括试样(4)、压力室(5)、围压罐(6)、试样底座(7)、高频相机(10)、数控装置、计算机，围压罐的内周形成压力室，压力室内设置有试样，试样设置于试样底座上，围压罐包括内壁(61)、外壁，其特征在于：内壁的外周面设置有一个高频相机，内壁的外周面设置有第一轨道(12)、第二轨道(13)，第一轨道为周向环形轨道，第二轨道为轴向/纵向线性轨道，第二轨道为多个且与第一轨道相连，高频相机在驱动器的驱动下可沿第一轨道做周向运动，并可沿第二轨道做线性运动。本发明只需要设置一个中等精度的高频相机，并配合第一轨道、第二轨道，能够使高频相机沿周向、轴向移动，从而能够对岩土体试样进行全方位的较高精度、高效率的应变变化量分析。

技术研发人员：雷乐乐,黄素素,张志成,李栋伟,袁昌,陈鑫,王振华,王泽成,齐广玉,季安,夏明海,何锦,秦子鹏,胡培强,杨辉,许谷星
受保护的技术使用者：东华理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12