一种显微环境下黄土力学试验微观观测装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自然科学技术领域，涉及是一种显微环境下黄土力学试验微观观测装置。
【【背景技术】】
[0002]黄土是一种典型的结构性土，由骨架颗粒和点接触式胶结构成的架空结构体系控制着其主要力学行为，特别是对水的敏感性。这就使我们有可能从微观结构入手去研究其宏观变形和破坏的力学行为。如沈珠江(1996)指出:“从微观结构指标的测试入手，研究微结构形式和变形间的理论关系。”这也是土力学发展的一个新方向。
[0003]对黄土的结构特征，国内外学者已开展了卓有成效的研究，目前已取得了基本一致的认识。朱海之等(1956)、林崇义(1962)、张宗祜等(1964)、刘东生(1966)、高国瑞(1980)、雷祥义(1983)、王永炎(1990)等老一代学者先后利用显微镜、扫描电镜及压汞等技术对黄土的微结构进行观察研究，分析了黄土骨架颗粒成分、形态、排列方式；孔隙大小及孔隙类别；胶结物成分及胶结类型等，认为典型黄土具有以粉粒为骨架、以粘粒及盐类为胶结的架空结构，这种架空结构是黄土湿陷性的基本前提。黄土湿陷则是不抗水的粒间连接所致，一般认为粘粒是主要的粒间胶结物质；可溶盐少，处于溶解状态；碳酸盐则属于稳定胶结。杨运来(1988)用偏光显微镜观察了湿陷前后黄土的孔隙分布，认为黄土遇水联结强度减弱导致湿陷。苗天德等(1990，1999)借助电镜观察湿陷前后黄土结构变化，认为微结构失稳导致了湿陷变形。白晓红(2002)认为黄土由松散结构和密实结构两部分组成，松散结构之间存在着较大的孔隙，大孔隙的存在是产生湿陷的必要条件。Lin(1995)总结了中国西北黄土湿陷特性的区域规律，表明黄土湿陷性自东到西逐渐增大。Muxart (1995)对中国兰州天然黄土做了淋滤试验与扫描电镜观察，发现渗水使黄土内部颗粒分散、裂隙扩大，遇水发生湿陷的性能增强。总之，对国内外学者对黄土湿陷性的认识是基本一致的，即遇水不稳定的结构破坏是其湿陷的本质。
[0004]黄土微观结构的研究揭示了黄土湿陷性的本质，但这只限于定性地分析和描述，人们也试图建立微观结构和宏观物理力学指标之间的关系。高国瑞(1980，1988)将黄土的微结构按颗粒形态、排列方式和连接方式分为12种结构类型，并根据部分实测数据给出结构类型与湿陷系数及湿陷起始压力的对应关系，利用该关系对黄土湿陷性做出定性判别。
[0005]前人研究黄土微结构都是静态图像，难以观测到其受力变形过程中其结构的变化，对黄土受力时的形态变化大多是设想和分析得来，而非直接观测。
【【实用新型内容】】
[0006]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种显微环境下黄土力学试验微观观测装置，该装置能更好的研究黄土湿陷机理，指导工程实践、减少灾害发生。
[0007]为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0008]—种显微环境下黄土力学试验微观观测装置，包括方桌，设置在方桌上的显微镜和显微镜载物台，显微镜载物台上安装有用于观测土样的土样盒，土样盒能够在观察时对土样施加恒力，从而能够通过显微镜观察土样整个过程中的结构变化。
[0009]本实用新型进一步的改进在于:
[0010]所述土样盒包括中空且一端开口的盒一以及固定在显微镜载物台上的实心盒二，盒二套设在盒一内，盒一内填充待观测土样。
[0011]所述盒一开口一端连接有细线，细线绕过固定在盒二末端的定滑轮，细线的另一端连接重物，使盒一收到向其开口方向的恒力作用，进而对盒一内部的土样施加恒力。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0013]本实用新型通过采用将两个盒子套在一起的方式，盒一固定，盒二通过细线拉动，减小两个盒子间的空间，使两个盒子间的土样受到挤压作用，然后利用显微镜，可直接观察到黄土在受力时的微观形态的变化，从而分析黄土的受力特征，对研究黄土的湿陷性有重要意义。
【【附图说明】】
[0014]图1为本实用新型装置的正视图；
[0015]图2为本实用新型装置的侧视图。
[0016]其中:1为显微镜；2为土样盒；3为显微镜载物台；4为方桌；5为细线；6为盒一；
7为盒二。
【【具体实施方式】】
[0017]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0018]参见图1和图2，本实用新型包括显微镜1以及土样盒2，显微镜放在方桌4上，其中土样盒2放在显微镜载物台3上。土样盒2由盒一 7、盒二 6组成，两个盒子一大一小套在一起，中间放置土样，盒二固定，盒一通过细线5连接定滑轮6，对土样实现加力挤压，同时可以通过显微镜观察土样整个过程中的结构变化。
[0019]本实用新型利用奥林巴斯金相显微镜、环形显微镜头光源、数码单反相机、笔记本电脑及相关软件，组装形成成像系统，解决黄土起伏表面显微成像的景深过浅问题。制作显微镜下黄土的测试设备，包括单面透明的试样盒、试验加载系统、显微镜承台、试样浸水系统。设备应用:采取兰州强湿陷性黄土进行侧限压缩试验、无侧限压缩试验、直剪试验及湿陷试验，获取试验过程中的微观结构图像。本实用新型利用载物台上的试样盒子与左侧的滑轮和右侧固定端的连接，通过在滑轮下方挂重物的方式对盒子中的土样施加压力的作用，同时利用显微镜对土颗粒孔隙的变化进行观测。
[0020]以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
【主权项】
1.一种显微环境下黄土力学试验微观观测装置，其特征在于，包括方桌(4)，设置在方桌(4)上的显微镜(1)和显微镜载物台(3)，显微镜载物台(3)上安装有用于观测土样的土样盒(2)，土样盒(2)能够在观察时对土样施加恒力，从而能够通过显微镜观察土样整个过程中的结构变化。2.根据权利要求1所述的显微环境下黄土力学试验微观观测装置，其特征在于，所述土样盒(2)包括中空且一端开口的盒一(7)以及固定在显微镜载物台(3)上的实心盒二(6)，盒二(6)套设在盒一(7)内，盒一(7)内填充待观测土样。3.根据权利要求2所述的显微环境下黄土力学试验微观观测装置，其特征在于，所述盒一(7)开口一端连接有细线(5)，细线(5)绕过固定在盒二(6)末端的定滑轮(8)，细线(5)的另一端连接重物(9)，使盒一(7)收到向其开口方向的恒力作用，进而对盒一(7)内部的土样施加恒力。
【专利摘要】本实用新型公开了一种显微环境下黄土力学试验微观观测装置，包括方桌，设置在方桌上的显微镜和显微镜载物台，显微镜载物台上安装有用于观测土样的土样盒，土样盒能够在观察时对土样施加恒力，从而能够通过显微镜观察土样整个过程中的结构变化。本实用新型通过采用将两个盒子套在一起的方式，盒一固定，盒二通过细线拉动，减小两个盒子间的空间，使两个盒子间的土样受到挤压作用，然后利用显微镜，可直接观察到黄土在受力时的微观形态的变化，从而分析黄土的受力特征，对研究黄土的湿陷性有重要意义。
【IPC分类】G01N3/06
【公开号】CN205049413
【申请号】CN201520828164
【发明人】刘江婷, 赵权利, 杨儒许, 谢飞, 曹宝宝
【申请人】长安大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月22日