土體水分遷移測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種土體水分遷移測量裝置，屬于巖土測量技術領域。所述測量裝置包括透明筒體、分設在所述透明筒體上下兩端的頂盤和底座、借助循環管連接在所述頂盤和底座之間冷浴機構以及借助連接管與所述底座連通的馬氏瓶；所述透明筒體和馬氏瓶設置在一側面為透明觀察窗的保溫盒內，透明觀察窗的前方設有圖像采集裝置；所述保溫盒和圖像采集裝置設置在溫控箱內；所述透明筒體的上側和下側分別設有紫光燈、筒壁上預留探頭通道。本實用新型專利技術結構簡單，高效方便、可視性強，可監測水分動態遷移過程。

【技術實現步驟摘要】
土體水分遷移測量裝置
本技術屬于巖土測量
，具體涉及一種土體水分遷移測量裝置。
技術介紹
寒區高速鐵路路基微凍脹的粗粒填料的凍脹機理是高速鐵路路基設計以及穩定性預測需解決的關鍵問題。由于凍土是由土顆粒、未凍水、冰晶以及氣體組成的多相介質，隨著溫度的變化，未凍水和冰晶之間會發生持續的相位變化，直觀地記錄凍土中未凍水遷移過程，揭示未凍水遷移規律，對明確高鐵路基凍脹變形的來源至關重要。目前對土體凍結與融化過程的試驗研究方法一般分為室內模擬研究和現場實測，其中室內模擬研究具有邊界條件可控、操作簡單等優點。現有針對水分遷移以及路基凍脹的室內試驗研究中，為了保持土樣的溫度，常在試樣筒外周裹上保溫棉，從水土勢角度出發，通過各種傳感器間接得到水分遷移的過程，該裝置操作不便捷，不夠直觀，且存在較大誤差，不能反映真實的水分遷移規律。
技術實現思路
本技術實施例的目的在于提供一種土體水分遷移測量裝置，以解決現有測量裝置控溫不準確、可視性差、誤差較大的問題。本技術實施例是這樣實現的，一種土體水分遷移測量裝置，包括：透明筒體，下端與底座限位并密封，上端設有頂盤，所述底座和頂盤內分別設有與冷浴系統連通的循環管，所述透明筒體的筒壁上預留探頭通道；馬氏瓶，與所述透明筒體連通；保溫盒，一側面設有透明觀察窗，內設所述透明筒體和所述馬氏瓶；圖像采集裝置，設在所述透明觀察窗的前方，并與圖像處理機構通訊；溫控箱，內設所述保溫盒和所述圖像采集裝置。進一步地，還包括：紫光燈，分設在所述透明筒體的上、下兩端，并設于所述透明觀察窗的一側。進一步地，所述底座包括：下底板，上表面設有限位槽；上底板，設置在所述下底板的上表面，且所述上底板的上表面設有與所述透明筒體下端配套的密封環槽；循環管，設置在所述限位槽內，兩端頭穿出所述下底板的側面并與所述冷浴系統連通。進一步地，所述保溫盒包括：泡沫保溫板，組裝成長方體狀，且其中一個側面留有觀察窗；水晶玻璃板，鑲嵌在所述觀察窗上。上述裝置是基于土體凍結過程染色示蹤試驗設計的，其用傳感器監測土體水分和溫度動態變化的同時，利用圖像采集裝置對透明筒體中各層面土體凍結過程中遷移水分的動態過程進行監測并定時采集圖像。通過對圖像進行數字化處理，獲取土的凍結速率、水分遷移速率、凍脹速度等參數。為分析寒區高速鐵路路基的凍脹機理提供必要的技術保證。本技術實施例與現有技術相比產生的有益效果在于：采用透明筒體和配套的底座作為土體填裝桶，實現凍融過程可視化；采用帶有透明觀察窗的保溫盒隔絕外界環境，大大降低了外界溫度對試樣的影響，且有效隔絕了外界光線對圖像采集的影響，有利于采集清晰圖像，為準確分析奠定基礎；將述保溫盒和所述圖像采集裝置設置在所述溫控箱，方便控制試驗過程，且控溫精確、智能，有利于保持試驗的嚴謹性與便捷性。附圖說明圖1為本技術實施例提供的分遷移追蹤裝置的主視結構示意圖；圖2為圖1中透明筒體的剖面結構示意圖；圖3為本技術實施例提供的底座的上底板的俯視結構示意圖；圖4為圖3的A-A剖面結構示意圖；圖5為本技術實施例提供的底座的下底板的俯視結構示意圖；圖6為圖5的B-B剖面結構示意圖。附圖標號：10-透明筒體101-水分傳感器探頭通道102-溫度傳感器探頭通道11-頂盤12-底座121-上底板122-下底板123-限位槽124-密封環槽125-通孔13-馬氏瓶14-紫光燈15-下冷浴系統16-上冷浴系統21-泡沫保溫板22-水晶玻璃板30-圖像采集裝置40-溫控箱。具體實施方式為了使本技術所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。本技術實施例的裝置是基于土體凍結過程染色示蹤試驗設計的，采用透明筒體，將土體凍結過程可視化，并用圖像采集裝置對透明筒體中各層面土體凍結過程中遷移水分的動態過程進行監測，同時用溫度和水分傳感器監測土體水分和溫度動態變化，從而獲取土的凍結速率、水分遷移速率、凍脹速度等參數。請一并參閱圖1和圖2，現對本技術實施例提供的土體水分遷移測量裝置進行說明。所述土體水分遷移測量裝置包括：透明筒體10，下端與底座12限位并密封，上端設有頂盤11，所述底座12和頂盤11內分別設有與冷浴系統連通的循環管，所述透明筒體10的筒壁上預留探頭通道。透明筒體10與底座12形成凍脹桶用于填裝土體，土體的水分中加入熒光素示蹤劑，在紫光燈下顯色，采用透明筒體10可直接觀察或監測凍融過程中水分遷移的動態變化；所述底座12和頂盤11內的循環管可調控土體溫度，模擬土體的凍融過程。該裝置結構簡單、試驗快捷，實現可視化。馬氏瓶13，與所述透明筒體10連通，以便利用所述馬氏瓶對土體試樣進行補水。保溫盒，一側面設有透明觀察窗，內設所述透明筒體10和所述馬氏瓶13；單面透光的保溫盒隔絕了外界環境，大大降低了外界溫度對試樣的影響，且有效隔絕了外界光線對圖像采集的影響。圖像采集裝置30，設在所述透明觀察窗的前方，并與圖像處理機構通訊。圖像采集裝置30用于采集凍融過程中的圖像，便于后續分析。溫控箱40，內設所述保溫盒和所述圖像采集裝置30。本實施例中，通過冷浴系統調節土體溫度，模擬土體的凍融過程；用傳感器監測凍融過程中水分和溫度場變化，同時通過圖像采集裝置定時采集圖像，從而獲得土體凍結速率、水分遷移速率、凍脹速度等參數，裝置的結構簡單、模擬參數精確，真實地反映了實際土體的凍融參數。進一步地，還包括：紫光燈14，分設在所述透明筒體10的上、下兩端，并設于所述透明觀察窗的一側。紫光燈的設置有效避免了紫光線的反射對可視化的影響，增強了圖像效果。進一步地，所述透明筒體10為雙層中空有機玻璃筒，其透光率至少達到96％。采用雙層中空有機玻璃筒有利于土體溫度的控制，使其不受外界溫度的干擾，溫度傳感器探測的溫度真實反映土體的溫度。在雙層中空有機玻璃筒的內壁貼有一次性鋼化薄膜，以保護筒體內壁。進一步地，所述探頭通道設置2個以上，用于設置水分傳感器和溫度傳感器。可選的，所述探頭通道包括溫度傳感器通道102和水分傳感器通道101，分別采集土體的水分含量和溫度，所述水分傳感器通道101的橫截面為長方形。可選的，所述探頭通道平行于所述透明筒體10的軸向均布在所述筒壁上。參見圖2，溫度傳感器通道102平行于所述透明筒體10的軸向分層排布，以采集土體的溫度場分布。進一步地，參見圖3-圖6，所述底座12包括下底板122和上底板121，所述下底板的上表面設有限位槽123；所述上底板121設置在所述下底板122的上表面，并與所述下底板122連接；還包括循環管，設置在所述限位槽123內，兩端頭穿出所述下底板122的側面或底面并與所述冷浴系統連通。本實施例中，所述上底板121和下底板122通過螺釘連接，這樣可以將循環管限位。所述上底板121優選熱導率較高的材質。在其他實施例中，所述上、下底板還可以通過粘接形成一個內設有循環管的底座。所述上底板121和下底板122的連接面上還可以設置密封環槽124。具體使用時，參見圖5-6，上底板121的上表面設置定位凸臺，將透明筒體10套在定位凸臺上，兩者之間設置密封膠圈，然本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種土體水分遷移測量裝置，其特征在于，包括：透明筒體，下端與底座限位并密封，上端設有頂盤，所述底座和頂盤內分別設有與冷浴系統連通的循環管，所述透明筒體的筒壁上預留探頭通道；馬氏瓶，與所述透明筒體連通；保溫盒，一側面設有透明觀察窗，內設所述透明筒體和所述馬氏瓶；圖像采集裝置，設在所述透明觀察窗的前方，并與圖像處理機構通訊；溫控箱，內設所述保溫盒和所述圖像采集裝置。

【技術特征摘要】
1.一種土體水分遷移測量裝置，其特征在于，包括：透明筒體，下端與底座限位并密封，上端設有頂盤，所述底座和頂盤內分別設有與冷浴系統連通的循環管，所述透明筒體的筒壁上預留探頭通道；馬氏瓶，與所述透明筒體連通；保溫盒，一側面設有透明觀察窗，內設所述透明筒體和所述馬氏瓶；圖像采集裝置，設在所述透明觀察窗的前方，并與圖像處理機構通訊；溫控箱，內設所述保溫盒和所述圖像采集裝置。2.如權利要求1所述的土體水分遷移測量裝置，其特征在于，還包括：紫光燈，分設在所述透明筒體的上、下兩端，并設于所述透明觀察窗的一側。3.如權利要求1所述的土體水分遷移測量裝置，其特征在于，所述透明筒體為雙層中空有機玻璃筒。4.如權利要求1所述的土體水分遷移測量裝置，其特征在于，所述探頭通道設置2個以上，用于設置水分傳感器和溫度傳感器。5.如權利要求4所述的土體水分遷移測量裝置，其特征在于，所述探頭通道平行于所述透明筒...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程博遠，張玉芝，王天亮，溫安，王海永，
申請(專利權)人：石家莊鐵道大學，
類型：新型
國別省市：河北,13