[发明专利]一种利用电磁感应技术测量砂砾料动态三轴试样局部变形的方法

摘要

一种利用电磁感应技术测量砂砾料动态三轴试样局部变形的方法属于土工试验技术领域。该方法采用电磁感应原理，基于中型三轴试验仪测量三轴试样体内部局部变形，试验设备中的颗粒状磁体位于试样体内部；环形线圈置于压力室内部，围绕试样体；线圈外接信号放大器、滤波器、电压积分器。方法包括：采用中型三轴试验仪中常规试验方法制备试样，埋置磁体，完成试样成型；安装架设线圈等设备；对试样进行安装、通气、饱和、固结，与加载装置连接；在试验加压情况下，对量测装置进行标定后进行试验，获取试验数据。本发明结构合理、装配简单、试验操作方便并能够减小试验过程中对试样的干扰，同时又能够准确测量砂砾料三轴试样内部感兴趣局部变形的方法。

主权项

1.一种利用电磁感应技术测量砂砾料动态三轴试样局部变形的方法，其特征在于，该方法基于中型三轴试验仪实现，颗粒状磁体埋置在试样体内部，置于需量测位置上下端，试样外围布置两套独立可调节环形线圈位置系统A、B，此测量方法为非接触式测量，测量过程中不会扰动试样体，且能够直接测量试样体内部的局部变形，方法具体包括以下步骤：/n1)采用中型三轴试验设备，按编号为SL237-1999的《土工试验规程》中常规试验方法制备三轴试样(9)，采用砂砾料完成相关试验，采用分层湿击法制备试样(9)，试样(9)整体分层，根据需要测试局部的位置，设置层数，至少设置为6层，逐层击实，每一层高度一致，根据试验规程称取每一层所需土料，依次击实第一层、第二层，击实至指定高度后，使用刮刀将顶部刮毛，在中心处放置颗粒状磁体B(14)，使其半嵌入土层中，继续加入第三层土料，继续击实，至第四层击实完毕，使用前述方法安置颗粒状磁体A(7)，继续击实剩余土料，至整个试样(9)击实完毕；/n2)在压力室柱A(18)从上至下架设导环A(5)和导环D(15)，压力室B(19)从上至下架设导环B(8)和导环C(12)，导环A(5)与导环B(8)位于同一水平面，将环形线圈A(6)与导环A(5)和导环B(8)连接；导环C(12)和导环D(15)位于同一水平面，将环形线圈B(13)与导环C(12)和导环D(15)连接，将丝杠A(5)和丝杠B(10)上端锚固在中型三轴仪压力室上盘(2)指定位置，通过螺母A(4)将导环A(5)、导环B(8)和环形线圈A(6)组合体锚固在丝杠A(3)下端，旋拧螺母A(4)，移动上述组合体，将组合体置于试样帽上方；通过螺母B(11)将导环C(12)、导环D(15)和环形线圈B(13)组合体锚固在丝杠B(10)上，旋拧螺母B(11)，移动上述组合体，将组合体置于试样帽上方，将环形线圈A(6)和环形线圈B(13)依次与信号放大(21)、滤波器(22)、电压积分器(23)、电脑(24)连接，完成量测设备组装，信号放大器(21)将采集获取的电压值信号进行放大处理，滤波器(22)是对信号中的噪声进行有效滤除，得到一个特定频率的电压信号；电压积分器(23)是对电压信号或速度信号进行积分处理得到位移信号；/n3)按编号为SL237-1999的《土工试验规程》中常规试验方法对试样(9)进行安装，将试样(9)放置于底座(17)上，安置试样帽(16)，绑扎乳胶膜，完成试样安装；/n4)根据试样体内颗粒状磁体A(7)和颗粒状磁体B(14)的具体位置，旋拧螺母A(4)，移动导环A(5)、导环B(8)和环形线圈A(6)组合体，使环形线圈A(6)中心位置与颗粒状磁体A(7)位置重合，拧紧螺母A(4)，限定环形线圈A(6)位置；旋拧螺母B(11)，移动导环C(12)、导环D(15)和环形线圈B(13)组合体，使环形线圈B(13)中心位置与颗粒状磁体B(14)位置重合，拧紧螺母B(12)，限定环形线圈B(14)位置；/n(5)按编号为SL237-1999的《土工试验规程》中常规试验方法，压力室外置压力罩，密封连接，向压力室内注水，加压至30kPa，对试样(9)进行通气、饱和、固结；将连接轴(1)与液压加载系统连接；/n(6)在试验开始前，压力室加水加压条件下，对量测装置进行现场标定；/n(7)试验开始，同时激发加载程序和采集程序，全过程记录试验数据，至试验结束；/n(8)试验过程中，随着试样(9)变形发展，颗粒状磁体A(7)移动，环形线圈A(6)切割磁感线，产生感应电压，由电压积分器获得位移信号S₁；颗粒状磁体B(14)移动，环状线圈B(13)切割磁感线，产生感应电压，由电压积分器获得位移信号S₂，利用公式(1)计算出应变值ε；/n /n其中，s₁、s₂表示某局部位移，H表示两局部中心点之间位移；ε表示应变。/n