(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211191889.7 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 重庆交通大 学 地址 400074 重庆市南岸区学府大道6 6号 (72)发明人 汪魁　刘刚　赵明阶　陈松林　 荣耀　张欣　夏正婷　 (74)专利代理 机构 成都东唐智 宏专利代理事务 所(普通合伙) 51261 专利代理师 晏辉 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 27/04(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测 试装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种土石混合体湿化变形与 电阻率同步测试装置及方法， 涉及土石混合体物 理力学特性的测试技术领域。 本发 明包括中压三 轴仪和电阻率测试系统， 中压三轴仪由压力室、 压力试验机、 压力体变柜、 数据采集系统组成； 压 力室包括顶帽、 上电极、 有机玻璃外罩、 下电极、 下压座、 压力室导轴和压力室底座； 压力室导轴 上端设置有轴压传感器， 有机玻璃外罩位于压力 室导轴底端的外侧； 压力室导轴下端设置有顶 帽， 顶帽上安装有上电极， 上电极的内部设置有 一个九十度度折弯孔。 本发明通过一系列的改 进， 使得装置在使用时能够通过两种测试方法来 同步测量湿化变形和电阻率， 并确定电阻率与湿 化变形之间的定性定量关系。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115508219 A 2022.12.23 CN 115508219 A 1.一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置， 其特征在于： 包括中压三轴仪和 电阻率测试系统， 所述中压三轴仪由压力室、 压力试验机、 压力体 变柜、 数据采集系统 组成； 所述压力试验机的作用是在试验过程中施加围压和轴向荷载； 所述压力体 变柜的作用是测量试验过程中的体积变形； 所述数据采集系统的作用是采集并记录试验过程中的各项数据； 所述压力室包括有机玻璃外罩(6)和压力室导轴(1 1)； 所述压力室导轴(11)上端设置有轴压传感器(10)， 所述有机玻璃外罩(6)位于压力室 导轴(11)底端的外侧。 2.根据权利要求1所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置， 其特征在 于， 所述压力室还 包括顶帽(1)、 上电极(2)、 下电极(7)、 下压座(8)和压力室底座(16)； 所述压力室导轴(11)下端设置有顶帽(1)， 所述顶帽(1)上安装有上电极(2)， 所述上电 极(2)的内部设置有一个九十度 度折弯孔， 所述顶帽(1)上 预设有两个直 孔； 所述下压座(8)底部设置有压力室底座(16)， 所述下压座(8)的顶端安装有下电极(7)， 所述下压座(8)内设有两个直孔， 所述下电极(7)的内部设有一个九十度折弯孔； 所述压力 室底座(16)的内部设有四个九十度折弯孔。 3.根据权利要求2所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置， 其特征在 于， 所述下压座(8)的内侧设置有排水管(5)和进水管(9)， 且 所述进水管(9)位于排水管(5) 的底端。 4.根据权利要求1所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置， 其特征在 于， 所述中压三轴仪的型号 为SY250‑2.5。 5.根据权利要求2所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置， 其特征在 于， 所述电阻率测试系统由上电极(2)、 下电极(7)、 上导线(13)、 二极法信号转换器(14)、 下 导线(15)、 电阻率数据采集系统(18)组成； 所述顶帽(1)上安装有上电极(2)， 所述下电极7与下压座8为固定接触， 所述上导线 (13)设置在上电极(2)的内侧， 所述下导线(15)设置在下电极(7)的内侧， 所述二极法信号 转换器(14)与电阻率数据采集系统(18)连接， 所述 二极法信号 转换器(14)与压力室固定 。 6.根据权利要求5所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置， 其特征在 于， 所述二极法信号 转换器(14)为采用单臂电桥 桥路的二电极直 流电法测试仪 。 7.一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试方法， 用于权利要求1 ‑6任意一项的所 述一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试装置， 其特征在于， 步骤如下： 所述测试方法 为双线法或者单线法其中一种。 8.根据权利要求7所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试方法， 其特征在 于， 所述双线法， 步骤如下： S1、 试样安装： 将试样(3)放置于下压座(8)之上， 将2层0.5mm厚的橡胶模(4)套于试样 表面， 然后将顶帽1放置于试样顶部， 用两个金属卡箍将橡胶模紧固在试样帽和下压座(8) 表面， 之后安装压力室外罩(6)， 使压力室导轴(1 1)下端与顶帽(1)向接触充分； S2、 利用水泵， 通过压力室顶部排气孔(12)往压力室内注入无气水， 使无气水充满整个 压力室为止， 然后关闭进水孔； S3、 先对试样施加30kPa的围压， 待孔压稳定后， 测计读数； 然后打开反压加载 阀门， 同权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508219 A 2时施加围压和反压； S4、 通过电脑软件控制围压体积控制器施加围压， 进行各向等压固结， 控制电阻率采集 软件同步测记固结 过程中的电阻率， 当固结 稳定后， 停止电阻率测试； S5、 固结完成后， 将压力室导轴(11)下端与试样帽充分接触、 压力室导轴(11)上端与横 梁(19)接触充分， 然后以恒定的变形速率剪切试样， 当轴向应变达到15％时， 试验结束， 停 止围压和轴压加载； 从轴压施加开始到结束， 同时记录变形和电阻率； S6、 取一个新的试样， 然后依次重复S1、 S2、 S4、 S5的步骤， 至此， 用双线法同步测量湿化 变形和电阻率结束； S7、 同一偏应力状态下， 干样、 饱和 样的变形差值Δε即为湿化变形， 与之向对应的电阻 率差值即为湿化变形 过程中电阻率的变化 值Δρ 。 9.根据权利要求8所述的一种土石混合体湿化变形与电阻率同步测试方法， 其特征在 于， 所述单线法， 步骤如下： A1、 取一个新的试样， 重复S1、 S2、 S3、 S4、 S5的步骤， 得到饱和态试样的峰值偏应力( σ 1 ‑ σ 3)f； A2、 取一个新的试样， 重复S1、 S2、 S4的步骤； A3、 采用应力控制的方式进行三轴排水剪切试验， 并 同步侧记变形和电阻率， 当达到设 计的偏应力后， 记录此时的时间， 然后保持偏应力不变， 测 计停机变形阶段的电阻率； 偏应 力可按如下公式计算； ( σ1‑σ3)＝SL×( σ1‑σ3)f A4、 停机变形 稳定后， 采用水头 饱和法对试样进行饱和； A5、 打开位于试样底座的孔压排水阀门， 以恒定变形速率继续剪切试样， 当轴向应变达 到15％时结束， 然后结束变形与电阻率的测量， 至此， 单线法同步测量湿化变形和电阻率结 束； A6、 某一应力水平下， 饱和过程中产生的变形即为湿化变形Δε， 与之相对应的电阻率 差值即为湿化变形导 致的电阻率变化 值Δρ 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508219 A 3