一种土样受压微观结构演变规律测试仪及测试方法

本发明涉及土壤检测领域，具体涉及一种土样受压微观结构演变规律测试仪及测试方法。

背景技术：

1、土体受压破坏是其内部土的微观结构演变的宏观表现形式。因此，研究受压土颗粒内部微观结构演变规律，对工程建设有着重要的科学意义。

2、现有的研究方法存在诸多的局限性：对于土颗粒受压破坏多是从宏观角度考虑，缺乏微观结构动态演变的验证；没有认识到土颗粒孔隙结构及分布、裂隙的发育程度以及颗粒大小、颗粒接触距离、颗粒接触方式改变与土体受压破坏的内在关系；目前还没有受压土颗粒内部微观结构演变规律的测试方法和测试仪器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中问题，提供一种土样受压微观结构演变规律测试仪及测试方法，实现受压土颗粒内部微观结构的测量包括土颗粒孔隙结构及分布、裂隙的发育程度、颗粒大小变化情况、颗粒排列方式、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的动态演变规律，测试精度高。

2、本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

3、一种土样受压微观结构演变规律测试仪，包括压缩筒、x射线扫描装置；所述压缩筒内设置有压力柱，所述压缩筒顶部设置有气压接头，所述气压接头通过导气管与气压产生装置相连接；所述x射线扫描装置发出的x射线投射在所述压缩筒上。

4、上述测试仪的压缩筒为透明材料制成，x射线扫描装置发射出的x射线经过土样之后由接收装置接收，根据x射线的信号对土样进行分析。上述导气管可以绕着气压接头旋转，如此在测试过程中，压缩筒旋转过程中可以保证导气管的位置不变，确保装置的稳定。压力柱的直径和压缩筒的内径相同，压力柱与压缩筒形成活塞装置，压力柱在压缩筒内活动从而实现对压缩筒内的土样加压。压力柱的高度优选为压缩筒高度的1/5。

5、优选地，所述压力柱的边缘设置有密封圈。

6、压力柱在压力的作用下对土样进行施压。密封圈的主要作用是确保密封性，避免在加压过程漏气。密封圈是套设在压力柱上的，在使用时，可以在密封圈上偷摸润滑油，方便压力柱的移动。

7、优选地，所述压缩筒的内壁上设置有滑轨，所述压力柱沿所述滑轨滑动。

8、在压缩筒的内壁上设置滑轨，压力柱可以沿着所述滑轨上下移动。滑轨为设置在压缩筒内壁上的导向柱，压力柱的边缘处设置有缺口，滑轨嵌入所述缺口的位置。同时压力柱与压缩筒结合处仍然是密封状态。

9、优选地，所述压缩筒的底部设置有旋转盘，所述旋转盘上设置有卡口，所述压缩筒的底部与所述卡口可拆卸地连接。

10、优选地，所述x射线扫描装置包括x射线扫描镜头和信号接收器，所述压缩筒位于所述x射线扫描镜头和信号接收器之间。

11、一种土样受压微观结构演变规律测试方法，包括以下步骤：

12、s1.土样制备；

13、s2.将土样填充至所述的土样受压微观结构演变规律测试仪的压缩筒内；将气压接头与气压产生装置相接，并将旋转盘固定在x射线扫描镜头和信号接收器之间；

14、s3.打开压力产生装置和x射线扫描镜头，旋转盘每旋转n度，信号接收器对x射线信号接收一次，得到360/n张二维切片图；

15、s4.将步骤s3得到的二维切片导入三维可视化软件进行三维微观结构重构，分析不同压力下土颗粒孔隙结构及分布、裂隙的发育程度、颗粒大小变化情况、颗粒排列方式、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的变化情况。

16、上述步骤s1中土样的制备，采用振动筛分的方法得到不同粒径范围的土颗粒，用于微观扫描的土颗粒一般小于0.5mm，然后将土颗粒在干燥的环境中密封保存。将土样填充入压缩筒内，较大的土颗粒可以用镊子装进压缩筒内，较小的土颗粒可以用微型漏斗装入。土样填充的体积最好为压缩筒的2/5。

17、与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

18、本发明提供的一种土样受压微观结构演变规律测试仪及测试方法，结构简单，可以实现对土样内部微观结构包括土颗粒孔隙结构及分布、裂隙的发育程度、颗粒大小变化情况、颗粒排列方式、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的动态演变规律的研究，测试精度高。

技术特征：

1.一种土样受压微观结构演变规律测试仪，其特征在于，包括压缩筒(1)、x射线扫描装置(6)；所述压缩筒(1)内设置有压力柱(2)，所述压缩筒(1)顶部设置有气压接头(3)，所述气压接头(3)通过导气管(4)与气压产生装置(5)相连接；所述x射线扫描装置(6)发出的x射线投射在所述压缩筒(1)上。

2.根据权利要求1所述土样受压微观结构演变规律测试仪，其特征在于，所述压力柱(2)的边缘设置有密封圈(21)。

3.根据权利要求1所述土样受压微观结构演变规律测试仪，其特征在于，所述压缩筒(1)的内壁上设置有滑轨(11)，所述压力柱(2)沿所述滑轨(11)滑动。

4.根据权利要求1所述土样受压微观结构演变规律测试仪，其特征在于，所述压缩筒(1)的底部设置有旋转盘(12)，所述旋转盘(12)上设置有卡口(13)，所述压缩筒(1)的底部与所述卡口(13)可拆卸地连接。

5.根据权利要求1所述土样受压微观结构演变规律测试仪，其特征在于，所述x射线扫描装置(6)包括x射线扫描镜头(61)和信号接收器(62)，所述压缩筒(1)位于所述x射线扫描镜头(61)和信号接收器(62)之间。

6.一种土样受压微观结构演变规律测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及土壤检测领域，具体涉及一种土样受压微观结构演变规律测试仪及测试方法，包括压缩筒、X射线扫描装置；所述压缩筒内设置有压力柱，所述压缩筒顶部设置有气压接头，所述气压接头通过导气管与气压产生装置相连接；所述X射线扫描装置发出的X射线投射在所述压缩筒上。本发明提供的测试仪结构简单，可以实现对土样内部微观结构包括土颗粒孔隙结构及分布、裂隙的发育程度、颗粒大小变化情况、颗粒排列方式、颗粒接触距离、颗粒接触方式等的动态演变规律的研究，测试精度高。

技术研发人员：孙银磊,况焱文,马斯腾,王鹏森
受保护的技术使用者：云南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13