一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置及方法

本发明属于岩土工程，尤其涉及一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置及方法。

背景技术：

1、地面的桥梁、房屋等建筑物在受到地震、交通荷载振动或机械振动时，使土与这些建筑物系统承受不同的振幅与频率的振动，一旦这些建筑物系统的共振频率落在外部加载的频率范围，将发生共振，对建筑物产生极大的危害。研究土的动力性质，对防震、减震和抗灾有着极其重要的意义。

2、共振柱是测试土动力参数的重要试验设备，它是通过对土施加不同频率和振幅的荷载来实现测量和分析土动力性质，用于测量动态土从小应变到中等应变的性质，同时，饱和土样的地电特性的变化也是表征岩体结构变化的一个重要的特性。

3、目前，现有的共振柱试验装置不能在进行共振柱试验的同时对饱和土样的电阻率进行测试，因此，亟需一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置及方法来解决。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置及方法，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，包括：基座，所述基座上固接有密封罩，所述密封罩内设置有共振柱试验装置，试样安装在所述共振柱试验装置内，所述试样的两端分别接触有电阻率测试组件的两极，所述电阻率测试组件固接在所述基座内，所述电阻率测试组件位于所述密封罩内。

4、优选的，所述共振柱试验装置包括试样底座，所述试样底座顶部同轴固接有透水石，所述试样底座底部与所述基座顶部固接；

5、所述试样底座内设置有用于排水的排水管，所述排水管进水端与所述透水石连通，所述排水管的出水端穿过所述基座与外部连通，所述基座上设置有用于与围压系统连接的围压系统连接管，所述围压系统连接管的顶端与所述密封罩内连通，所述围压系统连接管的顶端位于所述密封罩与所述试样底座之间；

6、所述透水石上同轴固接有第一电极触环，所述第一电极触环与所述电阻率测试组件电性连接；

7、所述试样的底部安装在所述透水石上并与所述第一电极触环接触设置；

8、所述试样的顶部放置有激振组件，所述激振组件传动连接有电磁驱动装置，所述电磁驱动装置安装在所述密封罩的顶部，所述激振组件与所述电阻率测试组件电性连接。

9、优选的，所述激振组件包括圆形压盘座，所述圆形压盘座周向等间隔固接有四个伸臂，所述伸臂上固接有磁体部，所述磁体部与所述电磁驱动装置磁性连接；

10、所述圆形压盘座顶部同轴固接有轴向激振部，所述圆形压盘座顶部固接有配重和加速度计，所述配重和所述加速度计质量相同，所述配重和所述加速度计关于所述轴向激振部对称设置；

11、所述圆形压盘座底部同轴固接有第二电极部，所述第二电极部与所述电阻率测试组件电性连接；

12、所述轴向激振部顶部轴心固接有刚性连接杆的底端，所述刚性连接杆的顶端与所述电磁驱动装置中心连接。

13、优选的，所述磁体部包括磁铁，所述磁铁固接有磁铁安装架，所述磁铁安装架与相对应的所述伸臂远离所述圆形压盘座圆心一端固接；

14、所述磁铁的两端分别与所述电磁驱动装置磁性连接。

15、优选的，所述轴向激振部包括轴向激振器，所述轴向激振器底部与所述圆形压盘座同轴固接，所述轴向激振器顶部与所述刚性连接杆底端同轴固接。

16、优选的，所述第二电极部包括与所述圆形压盘座底部同轴固接的第二电极触环和与所述圆形压盘座底部中心固接的压力传感器，所述第二电极触环与所述电阻率测试组件电性连接；

17、所述压力传感器用于检测所述圆形压盘座与所述试样顶部之间压力。

18、优选的，所述电磁驱动装置包括密封盖，所述密封罩顶部贯通设置，所述密封罩与所述密封盖通过台阶型结构同轴固接；

19、所述密封罩中部同轴固接有中心筒，所述中心筒贯通设置，所述中心筒外套设有环形的电磁驱动器支架，所述电磁驱动器支架底部周向等间隔固接有四个竖直设置的线圈安装杆的顶端，所述线圈安装杆与所述密封盖竖直滑动设置，所述线圈安装杆的底端两侧分别固接有电磁线圈，两个所述电磁线圈分别套设在相对应的磁铁的两端外侧；

20、所述电磁驱动器支架顶部周向等间隔固接有若干线束，所述线束绕设在导轮上，所述导轮转动连接在所述中心筒的顶端，若干所述线束的端部同时穿过密封导向片固接有轴向传感器的顶端，所述轴向传感器的底端与所述刚性连接杆顶端固接。

21、优选的，所述密封导向片包括片体，所述片体同轴固接在所述中心筒顶部，所述片体中部开设有中心通孔，所述中心通孔的顶端设置有便于所述线束滑动的弧形边缘，所述中心通孔底端同轴固接有倒置的锥形密封圈，若干所述线束平行穿过所述锥形密封圈的中心通孔。

22、优选的，所述电阻率测试组件包括电阻率测试仪，所述电阻率测试仪嵌固在所述基座内，所述电阻率测试仪的其中一个电极与所述第一电极触环电性连接，所述电阻率测试仪的另一个电极与所述第二电极触环电性连接。

23、一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置的使用方法，基于上述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，包括如下步骤：

24、s1、将所述试样安装在所述共振柱试验装置内；

25、s2、将所述试样的两端分别与所述电阻率测试组件的两极电性连接；

26、s3、将所述密封罩与所述基座安装并保证所述试样所处环境密闭；

27、s4、所述基座与排水装置和围压装置连接，使所述密封罩形成试验所需的围压；

28、s5、同时启动所述共振柱试验装置和所述电阻率测试组件，同时进行所述试样的共振柱试验和电阻率测试。

29、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

30、使用时，将试样安装在共振柱试验装置内，随后将试样的两端分别与电阻率测试组件的两极电性连接，将密封罩与基座安装并保证试样所处环境密闭，随后将基座与排水装置和围压装置连接，使密封罩形成试验所需的围压；同时启动共振柱试验装置和电阻率测试组件，同时对试样进行共振柱试验和电阻率测试。本装置可以同时实现试样的共振柱试验和电阻率测试。

技术特征：

1.一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于，包括：基座(1)，所述基座(1)上固接有密封罩(2)，所述密封罩(2)内设置有共振柱试验装置，试样(9)安装在所述共振柱试验装置内，所述试样(9)的两端分别接触有电阻率测试组件的两极，所述电阻率测试组件固接在所述基座(1)内，所述电阻率测试组件位于所述密封罩(2)内。

2.根据权利要求1所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述共振柱试验装置包括试样底座(6)，所述试样底座(6)顶部同轴固接有透水石(7)，所述试样底座(6)底部与所述基座(1)顶部固接；

3.根据权利要求2所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述激振组件(10)包括圆形压盘座(1001)，所述圆形压盘座(1001)周向等间隔固接有四个伸臂(1003)，所述伸臂(1003)上固接有磁体部，所述磁体部与所述电磁驱动装置磁性连接；

4.根据权利要求3所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述磁体部包括磁铁(1004)，所述磁铁(1004)固接有磁铁安装架(1007)，所述磁铁安装架(1007)与相对应的所述伸臂(1003)远离所述圆形压盘座(1001)圆心一端固接；

5.根据权利要求3所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述轴向激振部包括轴向激振器(1002)，所述轴向激振器(1002)底部与所述圆形压盘座(1001)同轴固接，所述轴向激振器(1002)顶部与所述刚性连接杆(11)底端同轴固接。

6.根据权利要求3所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述第二电极部包括与所述圆形压盘座(1001)底部同轴固接的第二电极触环(1008)和与所述圆形压盘座(1001)底部中心固接的压力传感器(1009)，所述第二电极触环(1008)与所述电阻率测试组件电性连接；

7.根据权利要求3所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述电磁驱动装置包括密封盖(26)，所述密封罩(2)顶部贯通设置，所述密封罩(2)与所述密封盖(26)通过台阶型结构同轴固接；

8.根据权利要求7所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述密封导向片(19)包括片体(1901)，所述片体(1901)同轴固接在所述中心筒(16)顶部，所述片体(1901)中部开设有中心通孔(1902)，所述中心通孔(1902)的顶端设置有便于所述线束(18)滑动的弧形边缘(1903)，所述中心通孔(1902)底端同轴固接有倒置的锥形密封圈(1904)，若干所述线束(18)平行穿过所述锥形密封圈(1904)的中心通孔。

9.根据权利要求6所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于：所述电阻率测试组件包括电阻率测试仪(3)，所述电阻率测试仪(3)嵌固在所述基座(1)内，所述电阻率测试仪(3)的其中一个电极与所述第一电极触环(8)电性连接，所述电阻率测试仪(3)的另一个电极与所述第二电极触环(1008)电性连接。

10.一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置的使用方法，基于权利要求1-9任一所述的一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种基于共振柱试验的饱和土样的电阻率测试装置及方法，包括：基座，基座上固接有密封罩，密封罩内设置有共振柱试验装置，试样安装在共振柱试验装置内，试样的两端分别接触有电阻率测试组件的两极，电阻率测试组件固接在基座内，电阻率测试组件位于密封罩内以及上述装置的使用方法，本装置可以同时实现试样的共振柱试验和电阻率测试。

技术研发人员：周正龙,张海涛,杭天柱,华凌霄,吴琪,阮滨,陈国兴
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12