[发明专利]一台带有数字图像测量技术的多功能冻土三轴仪

说明书

一台实现数字图像测量技术的多功能冻土三轴仪，包括加载主机、独立的温控系统和数字图像测量系统。加载主机能够做常规的动、静土工三轴试验。温控系统的温控装置通过导轨副移动使温控内侧壁与压力室腔体的侧壁贴合，绝热扣盖盖在温控装置上，形成封闭散热层；高精度温度传感器固定在压力室底座上，采集试样真实温度。数字图像测量系统用来测量土样变形，相机密封罩固定在加载主机上，两面成120°的平面反光镜安装在压力室腔体底板上，两个平面镜将试样的表面信息反射到压力室腔体的视窗窗口，冷光源为工业相机的拍摄提供稳定的光源。本发明能够精准监测试样整体变形信息；温控装置与压力室不干扰正常试验准备工作，方便拆装，能够改善操作环境。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一台带有数字图像测量技术的多功能冻土三轴仪。

背景技术

冻土三轴试验是获取冻土力学性能指标的重要手段，它能比较完整的模拟岩土在原始地应力状态下的力学性能，是工程设计的重要依据。冻土力学指标与其试验方法密切相关，同时也与试验采用的仪器密切相关，为了能准确的获取冻土力学性能指标，必须有一套精密的试验仪器和配套的试验系统，它包括主机加载系统、温度控制系统、土样变形采集系统。

常规冻土单轴无侧限抗压强度试验是在某一确定恒温下对冻结土样进行剪切，它只能得出某一确定温度下的冻土样强度；不能反映出土样强度特性随温度变换的行为。按土样冻融过程的顺序可以将试验分为预冻融试验和正冻融试验2类，正冻融试验是指土样冻融过程是在荷载条件下进行的，这种试验模式能够比较接近地描述天然土层的实际冻融过程；而现有的冻土三轴仪器在做正冻融试验时，能获得不同温度梯度、不同土性下冻结时补水量、冻胀融沉量等参数，但无法实现冻融条件下强度特性研究，不具有非接触式测量土样变形，也不能较好的得到土样全表面的应变场；不能做到同时监测土样整体变形和局部点的变形，而且也不能同时进行相应的力学强度测试，需要在冻结及冻融循环后取出试样再进行力学强度测试。

冻土试验是众多土工试验中的一种，冻土三轴仪若只能用于研究冻土特性，势必造成仪器的利用效率低下，所以能兼做常规三轴土工试验的冻土三轴仪会有一定的应用前景。

因此实现试验过程中的融化温度、冻结温度、加载速率、荷载大小和类型均可按需设置，且变形非接触测量、实时进行力学强度测试、试验数据自动采集处理的多功能的冻土三轴仪为推进土工试验研究具有重要意义。

发明内容

本发明提供一台实现数字图像测量技术的多功能冻土三轴仪，技术方案为：

一台带有数字图像测量技术的多功能冻土三轴仪，包括加载主机1、独立的温控系统4和数字图像测量系统。

所述加载主机1由常规土工三轴仪改制而成，由加载横梁3的上下移动施加轴向力，做常规的动、静土工三轴试验。