CN104101521A - 一种模型试验地基土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模型试验地基土及其制备方法，所述的地基土由熔融石英颗粒与矿物油构成，矿物油充满于熔融石英颗粒之间的孔隙中，使之呈现透明效果，并具有与自然界形成的不透明土体相似的物理力学特性，且稳定、无毒和无腐蚀性；该地基土的制备方法为：1)确定矿物油的配比值；2)配制与熔融石英颗粒折射率相同的矿物油；3)将熔融石英颗粒缓慢、均匀地放入矿物油中；4)抽出气泡。与现有技术相比，本发明的地基无需在土中埋设传统的位移测点，仅需通过图像分析手段即可获得土体内部任意位置和时间的变形特征，从而能可视化和高精度地揭示土体内部的位移场及其变形和破坏机制。

Description

一种模型试验地基土及其制备方法

技术领域

本发明涉及土木、地质、交通和水利工程领域，尤其是涉及一种模型试验地基土及其制备方法。

背景技术

自然界形成的土体由岩石或土的风化物、水和空气等组成，系不透明的介质，在土木、地质、交通和水利工程模型实验中常用作模型地基土。在对模型地基土内部位移进行量测时，需在其中埋设位移测点。但是位移测点与模型土不是同一种介质，其会影响模型地基土的真实变形，且只能获得受测点数量和二次仪表测量精度限制的位移值，从而难以高精度揭示模型地基土中的位移场及其变形和破坏机制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模型试验地基土及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模型试验地基土，由熔融石英颗粒与矿物油构成，所述的矿物油充满于熔融石英颗粒之间的孔隙中。

所述的熔融石英颗粒为自然界石英矿石经高温熔融再冷凝而成的无定形石英颗粒。

所述的矿物油的折射率与熔融石英颗粒的折射率相同。

所述的矿物油由两种无色透明的矿物油混合而成，所述的两种无色透明的矿物油折射率不同，其中一种矿物油的折射率大于熔融石英颗粒的折射率，另一种矿物油的折射率小于熔融石英颗粒的折射率。

所述的两种无色透明的矿物油分别为无毒、无腐蚀性的工业级3#白油和化妆品级15#白油。

一种模型试验地基土的制备方法，包括以下步骤：

1)分别测定两种矿物油的折射率，并确定两种矿物油混合后与熔融石英颗粒具有相同折射率时的配比值；

2)按照步骤1)中所确定的配比值，配制与熔融石英颗粒折射率相同的矿物油，并将其放入透明有机玻璃箱中；

3)将熔融石英颗粒均匀地放入步骤2)所获得的混合矿物油中，形成一种透明的模型试验地基土；

4)采用真空抽气的方式对步骤3)得到的模型试验地基土进行抽气，将其内的气泡排出。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)透明、稳定、无毒和无腐蚀性。

(2)无需埋设传统的位移测点，仅需通过图像分析手段即可获得土体内部任意位置和时间的变形特征。

(3)能可视化和高精度地揭示土体内部的位移场及其变形和破坏机制。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种模型试验地基土，由熔融石英颗粒与矿物油构成，所述的矿物油充满于熔融石英颗粒之间的孔隙中，使之呈现透明效果。其中，熔融石英颗粒为自然界石英矿石经高温熔融再冷凝而成的无定形石英颗粒，矿物油的折射率与熔融石英颗粒的折射率相同。本发明无需在地基土内埋设传统的位移测点，仅需通过图像分析手段即可获得土体内部任意位置和时间的变形特征。

所述的矿物油由两种无色透明的矿物油混合而成，这两种无色透明的矿物油折射率不同，其中一种矿物油的折射率大于熔融石英颗粒的折射率，另一种矿物油的折射率小于熔融石英颗粒的折射率。一般采用无毒、无腐蚀性和化学性质稳定的工业级3#白油和化妆品级15#白油。

该模型试验地基土的制备方法，包括以下步骤：

1)在一设定实验温度(如室温20℃)下，分别测定工业级3#白油和化妆品级15#白油的折射率，并确定该温度下两种矿物油混合后与熔融石英颗粒具有相同折射率时的配比值；

2)按照步骤1)中所确定的配比值，配制与熔融石英颗粒折射率相同的矿物油，并将其放入透明有机玻璃箱中；

3)将熔融石英颗粒缓慢、均匀地放入步骤2)所获得的混合矿物油中，形成一种透明的模型试验地基土；

4)采用真空抽气的方式对步骤3)得到的模型试验地基土进行抽气，将其内的气泡排出。

Claims (6)

1.一种模型试验地基土，由熔融石英颗粒与矿物油构成，其特征在于，所述的矿物油充满于熔融石英颗粒之间的孔隙中。

2.根据权利要求1所述的一种模型试验地基土，其特征在于，所述的熔融石英颗粒为自然界石英矿石经高温熔融再冷凝而成的无定形石英颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种模型试验地基土，其特征在于，所述的矿物油的折射率与熔融石英颗粒的折射率相同。

4.根据权利要求3所述的一种模型试验地基土，其特征在于，所述的矿物油由两种无色透明的矿物油混合而成，所述的两种无色透明的矿物油折射率不同，其中一种矿物油的折射率大于熔融石英颗粒的折射率，另一种矿物油的折射率小于熔融石英颗粒的折射率。

5.根据权利要求4所述的一种模型试验地基土，其特征在于，所述的两种无色透明的矿物油分别为工业级3#白油和化妆品级15#白油。

6.一种模型试验地基土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)分别测定两种矿物油的折射率，并确定两种矿物油混合后与熔融石英颗粒具有相同折射率时的配比值；

2)按照步骤1)中所确定的配比值，配制与熔融石英颗粒折射率相同的矿物油，并将其放入透明有机玻璃箱中；

3)将熔融石英颗粒均匀地放入步骤2)所获得的混合矿物油中，形成一种透明的模型试验地基土；

4)采用真空抽气的方式对步骤3)得到的模型试验地基土进行抽气，将其内的气泡排出。