CN109856165A - 一种微波对土性质影响的试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波对土性质影响的试验装置及试验方法，本发明结构简单，功能明确，设置了可升降和可旋转的底座，能够调整土样的照射角度，还设置有多个微波发射器，可以调整微波照射的强度，并对土样进行多方位的照射，本装置可满足不同试验工况的要求，另外还设置了重力传感器，实时监测微波照射过程土样重力变化，本装置的通过升降器、传感器和微波发射器相配合进行试验，自动化程度较高。

Description

一种微波对土性质影响的试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于土力学试验领域，具体涉及一种微波对土性质影响的试验装置及试验方法。

背景技术

微波是一种波长为0.01～1m，频率为0.3～300GHz的超高频电磁波，具有波长短、频率高的特点，常用的微波加热频率为0.915，2.45GHz。目前微波常常用来辅助破岩，提高岩石开挖效率，研究表明，微波辅助破岩可取得较好的效果。随着我国交通网不断发展，越来越多的隧道、管涵等需要修建，不可避免的会在土层中进行开挖，尤其在坚硬土层中，如老黄土、多年冻土等，开挖施工效率受到影响，能否运用微波辅助破土对施工快慢具有重要影响。如果微波对坚硬土体也就有强度削弱作用，就可以将微波应用与坚硬土体中隧道、管涵等施工，提高施工效率。

但目前微波对土体性质的影响大小尚不得而知，如果要将微波应用在坚硬土体开挖工程中，首先要明确微波对土体性质的影响规律。鉴于此，本发明提供一种微波对土体性质影响的试验装置及试验方法，

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种微波对土性质影响的试验装置及试验方法，系统研究微波对土性质的影响，为微波在土体中的应用提供基础。

为了达到上述目的，一种微波对土性质影响的试验装置，包括模型箱，模型箱的底部内表面上设置有支撑板，支撑板与模型箱的底板间设置有重力传感器，支撑板上固定有旋转器，旋转器上设置有用于放置试件的底座，旋转器与底座间设置有升降器，模型箱侧壁和顶部均设置有独立控制的微波发射器，所有微波发射器均指向底座。

重力传感器连接设置在模型箱外部的显示器。

模型箱的前壁为耐高温玻璃，模型箱的后壁、左侧板、右侧板和顶板均为钢板。

模型箱的前壁与底板间通过合页连接，模型箱的后壁、左侧板、右侧板和顶板间通过焊接固定连接。

旋转器通过旋转遥控器控制进行360°旋转。

微波发射器通过微波遥控器进行控制，遥控器用于控制微波发射器的功率与开启时间。

一种微波对土性质影响的试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤一，初始化试验装置，并制备试验所需土样；

步骤二，打开模型箱的前壁，将土样放置在底座，关闭模型箱的前壁；

步骤三，通过调整旋转器和升降器，选择符合试验要求的高度和角度；

步骤四，设定微波发射器的功率和持续时间后，开启微波发射器(2)；

步骤五，微波照射过程中实时记录重力传感器的数值，直至微波照射结束；

步骤六，从模型箱内取出土样，并进行后续试验。

微波照射结束后，观察土样宏观形态，并记录描述。

后续试验包括对微波照射后的土样进行SEM电镜扫描试验，观察土样的微观结构，并与未进行微波照射的土样结果进行对比。

与现有技术相比，本发明的试验装置结构简单，功能明确，设置了可升降和可旋转的底座，能够调整土样的照射角度，还设置有多个微波发射器，可以调整微波照射的强度，并对土样进行多方位的照射，本装置可满足不同试验工况的要求，另外还设置了重力传感器，实时监测微波照射过程土样重力变化，本装置的通过升降器、传感器和微波发射器相配合进行试验，自动化程度较高。

本发明的试验方法能够通过设置不同的微波功率，实现同一土样不同工况下的照射试验，并且步骤合理，可操作性强，运用本发明提供的试验装置及试验方法，可实现微波对土体影响的试验模拟，对分析微波对土体性质的影响大有益处。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1、模型箱，2、微波发射器，3、底座，4、升降器，5、支撑板，6、旋转器，7、显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，一种微波对土性质影响的试验装置包括模型箱1，模型箱1的底部内表面上设置有支撑板5，支撑板5与模型箱1的底板间设置有重力传感器，重力传感器连接设置在模型箱1外部的显示器7，支撑板5上固定有旋转器6，旋转器6上设置有用于放置试件的底座3，旋转器6与底座3间设置有升降器4，模型箱1侧壁和顶部均设置有独立控制的微波发射器2，所有微波发射器均指向底座3。

模型箱1的前壁为耐高温玻璃，模型箱1的后壁、左侧板、右侧板和顶板均为钢板，模型箱(1)的前壁与底板间通过合页连接，模型箱(1)的后壁、左侧板、右侧板和顶板间通过焊接固定连接，旋转器6通过旋转遥控器控制进行360°旋转，微波发射器2通过微波遥控器进行控制，遥控器用于控制微波发射器2的功率与开启时间。

本发明的试验方法包括一下步骤：

步骤1：采用制样器制备所需土样，如不同含水率、不同密度的原状土样或者重塑土样；

步骤2：打开模型箱1的前壁，将土样放置在底座3上，关闭模型箱1的前壁；

步骤3：调整底座3高度、选择角度，满足试验所需要求；

步骤4：记录重力传感器显示器的初始值；

步骤5：根据试验工况，选择微波加载路径；

步骤6：设定投入工作的微波发射器2的功率和工作时间；

步骤7：通过开关控制微波发射器2开启工作，达到预定时间自动结束；

步骤8：微波照射过程中实时记录重力传感器显示器7的数值；

步骤9：微波照射结束后，观察土样宏观形态，并记录描述；

步骤10：取出试样，开展剪切试验，并与未进行微波照射的土样剪切试验结果进行对比分析；

步骤11：对微波照射后的土样进行SEM电镜扫描试验，观察土样的微观结构，并与未进行微波照射的土样结果进行对比。

Claims (9)

1.一种微波对土性质影响的试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)，模型箱(1)的底部内表面上设置有支撑板(5)，支撑板(5)与模型箱(1)的底板间设置有重力传感器，支撑板(5)上固定有旋转器(6)，旋转器(6)上设置有用于放置试件的底座(3)，旋转器(6)与底座(3)间设置有升降器(4)，模型箱(1)侧壁和顶部均设置有独立控制的微波发射器(2)，所有微波发射器均指向底座(3)。

2.根据权利要求1所述的一种微波对土性质影响的试验装置，其特征在于，重力传感器连接设置在模型箱(1)外部的显示器(7)。

3.根据权利要求1所述的一种微波对土性质影响的试验装置，其特征在于，模型箱(1)的前壁为耐高温玻璃，模型箱(1)的后壁、左侧板、右侧板和顶板均为钢板。

4.根据权利要求3所述的一种微波对土性质影响的试验装置，其特征在于，模型箱(1)的前壁与底板间通过合页连接，模型箱(1)的后壁、左侧板、右侧板和顶板间通过焊接固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种微波对土性质影响的试验装置，其特征在于，旋转器(6)通过旋转遥控器控制进行360°旋转。

6.根据权利要求1所述的一种微波对土性质影响的试验装置，其特征在于，微波发射器(2)通过微波遥控器进行控制，遥控器用于控制微波发射器(2)的功率与开启时间。

7.权利要求1所述的一种微波对土性质影响的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，初始化试验装置，并制备试验所需土样；

步骤二，打开模型箱(1)的前壁，将土样放置在底座(3)，关闭模型箱(1)的前壁；

步骤三，通过调整旋转器(6)和升降器(4)，选择符合试验要求的高度和角度；

步骤四，设定微波发射器(2)的功率和持续时间后，开启微波发射器(2)；

步骤五，微波照射过程中实时记录重力传感器的数值，直至微波照射结束；

步骤六，从模型箱(1)内取出土样，并进行后续试验。

8.根据权利要求1所述的一种微波对土性质影响的试验装置的试验方法，其特征在于，微波照射结束后，观察土样宏观形态，并记录描述。

9.根据权利要求1所述的一种微波对土性质影响的试验装置的试验方法，其特征在于，后续试验包括对微波照射后的土样进行SEM电镜扫描试验，观察土样的微观结构，并与未进行微波照射的土样结果进行对比。