技术摘要：
本发明提供了一种三轴实验的土体电参数时空分布测试装置及测试方法，包括：三轴压缩实验装置、绝缘橡皮膜、导电片和电极；绝缘橡皮膜和导电片和电极添加在三轴压缩实验装置中围压室内；绝缘橡皮膜作为土样和三轴压缩实验装置中围压室隔绝；所述导电片和电极用于土体电 全部
背景技术：
在工程土体的破坏过程中，土体强度降低与内部结构损伤息息相关，而在室内试 验中，在实现对强度的测量同时获取土体内部相关结构信息相对困难。对于三轴实验，土样 品在动载荷或静载荷作用下会发生形变，强度参数也会不断变化直至破坏，此过程中只能 直观观察土样品的外表形变特征，或者是应用高速相机等技术实现土样品外表形变的定量 测量，但均不能对土体内部的变形特征做定量描述，也不能建立内部结构损伤与测量所得 的强度参数之间的内在联系。现有的而现有的土体物理力学参数测试手段主要通过钻孔取 样室内实验，存在着效率低等缺点。表征土壤导电性能的土体电阻率是研究土体结构及物 理力学性质、金属土壤腐蚀、电力系统接地等的重要参数。本发明采用一种三轴压缩实验过 程中土体电参数时空分布室内测试系统，可以在三轴压缩实验过程中对土体电参数的时空 分布进行室内快速测试及快速作图，掌握各层土体电参数在不同围压下的时空分布变化及 相应的强度变化、内部变形损伤等特征，可应用于不同土体的路基工程、软土和粉土地基工 程及各类型土体滑坡等工程中，评价土体性能、损伤状态并建立损伤、土体基本物理参数、 土体强度之间的关系等，，确保其性能安全、有效降低工程风险，对促进土体相关工程安全 施工及安全运营具有十分重要的意义。 专利文献CN110297017A(申请号：201910604975.8)公开了冻融循环下土体电参数 时空分布室内测试系统及工作方法，包括土体成型装置以及土体测试装置；其中土体测试 装置包括：导电片，两片导电片分别设置在土体成型装置的两端，两片导电片之间通过第一 导线电连接；导电电极，多个导电电极从土体成型装置的侧壁插入土体成型装置内，多个导 电电极之间通过第二导线电连接；测试组件，测试组件与导电片及导电电极电连接。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三轴实验的土体电参数时空分 布测试装置及测试方法。 根据本发明提供的一种三轴实验的土体电参数时空分布测试装置，包括：三轴压 缩实验装置和土体电参数测试装置； 所述土体电参数测试装置包括绝缘橡皮膜8和导电组件； 所述导电组件包括导电片6和电极7； 所述绝缘橡皮膜8和所述导电组件添加在三轴压缩实验装置中围压室5内； 所述绝缘橡皮膜8作为土样和三轴压缩实验装置中围压室5隔绝； 所述导电组件用于土体电参数测试； 4 CN 111610103 A 说 明 书 2/6 页 所述导电片6设置在三轴压缩实验的土样品两端端部；所述电极7通过所述绝缘橡 皮膜8小孔插入土体，并沿所述绝缘橡皮膜8环向均匀布置，形成一组导电电极；沿所述绝缘 橡皮膜8轴向布置多组电极测试各层土体的电阻率； 所述围压室5顶部有电极连接线出孔，通过电极连接线出孔将所述电极7和所述导 电片6分别与电法仪13连接。 优选地，所述电极7和所述导电片6分别与电参数测试装置连接，包括：第一导线11 的两端与土样品两端的所述导电片6连接，并与所述电法仪13相连；第二导线12的两端与两 组所述电极7连接，并与所述电法仪13相连；所述电法仪13与第一导线11和第二导线12采用 四级法连接测试土样电参数。 优选地，所述围压室5顶部电极连接线出孔处做密封处理。 优选地，所述绝缘橡皮膜8周围采用预设涂料来防止所述绝缘橡皮膜8在所述电极 7插入后渗漏。 优选地，所述导电片6直径等于所述绝缘橡皮膜8的直径。 根据本发明提供的一种三轴实验的土体电参数时空分布测试方法，运用上述三轴 实验的土体电参数时空分布测试装置，执行如下步骤： 步骤M1：将土样品放入绝缘橡皮膜中，并插入电极； 步骤M2：对绝缘橡皮膜做防渗漏处理，布置好导电组件，并改变实验条件； 步骤M3：将土样与电参数测试装置连接，在不同围压条件下进行压缩实验，同时测 量获取土样电参数的时空分布。 优选地，所述实验条件包括：土样品含水率、压实度和围压室内强度。 优选地，所述步骤M1包括： 步骤M1.1：对土样进行烘干碾碎处理，再配置一定含水率的土样，并分层放入制样 筒中并击实和/或直接采集原状土样品； 步骤M1.2：先对绝缘橡皮膜每个需要插入电极的点进行标记，放入土样品，再插入 电极。 优选地，所述步骤M2包括： 步骤M2.1：对绝缘橡皮膜涂抹预设防渗漏材料2次，每次间隔30min； 步骤M2.2：设定三轴压缩实验的围压，三轴压缩实验的围压室内强度增量保持不 变。 优选地，所述步骤M2包括： 步骤M3 .1：围压室内注满水，关闭泄压阀，加载围压室内强度至指定数值，保持 3min，观察围压室是否存在漏水现象。 步骤M3.2：不存在漏水情况下，设定好相关实验条件，开始三轴压缩实验； 步骤M3.3：在样品压缩过程中，实验仪器会记录土样品应力-应变曲线等结果，每 隔预设时间或压缩位移暂停实验，通过变换测量电极，用四极法测量土体各层的电参数，通 过实现任意两电极间的电阻率测量，从而获取土样的电参数时空分布。 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果： 1、本发明根据在室内试验中同时实现对土体强度的测量、获取土体内部相关结构 信息的困难性，而表征土壤导电性能的土壤电阻率是研究土体内部结构及物理力学性质、 5 CN 111610103 A 说 明 书 3/6 页 金属土壤腐蚀、电力系统接地等的重要参数； 2、本发明基于土体电参数的测试方法以及三轴压缩实验研制开发一种能够在三 轴压缩实验过程中，对土体电参数的时空分布进行室内快速测试及快速作图，掌握各层土 体电参数在不同围压下的时空分布变化及相应的强度变化、内部变形损伤等特征； 3、本发明可应用于不同土体的路基工程、软土和粉土地基工程及各类型土体滑坡 治理等工程中，评价土体性能、损伤状态并建立损伤、土体基本物理参数、土体强度之间的 关系等，确保其性能安全、有效降低工程风险，对促进土体相关工程安全施工及安全运营具 有十分重要的意义。 附图说明 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本发明三轴压缩实验过程中土体电参数时空分布室内测试系统示意图； 图2为本发明三轴压缩实验过程中土样应力-应变关系图； 图3为本发明三轴压缩实验过程中土样电阻率空间分布图； 图4为本发明三轴压缩实验过程中土样X-Y剖面电阻率-位移变化图。 1-应力计 2-位移计 3-电极接线出孔 4-泄压阀 5-围压室 6-导电片 7-电极 8-绝缘橡皮膜 9-透水石 10-三轴实验主机 11-第一导线 12-第二导线 13-电法仪 14-电源
