(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 202210470493.X (22)申请日 2022.04.28 (71)申请人 安徽理工大 学 地址 232001 安徽省淮南市泰丰大街168号 (72)发明人 程温卿　荣传新　施鑫　寻芳芳　 (74)专利代理 机构 北京五洲洋和知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11387 专利代理师 徐丽娜　刘春成 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 5/04(2006.01) G01N 21/84(2006.01) (54)发明名称 岩土开裂试验系统及试验方法 (57)摘要 本发明提供一种岩土开裂试验系统及试验 方法， 包括箱 体、 温湿度控制装置、 数据采集装置 和计算机， 其中， 所述岩土的样品放置在所述箱 体内， 所述箱体内设置有拉力机， 所述拉力机能 够对所述样品进行拉伸； 所述 温湿度控制装置能 够对所述箱 体内的温度和湿度进行控制； 所述数 据采集装置与所述计算机连接， 所述数据采集装 置能够在试验 过程中对试验数据进行采集， 所述 数据采集装置能够将采集到的数据传输给所述 计算机。 该试验系统将数字图像处理技术融入到 试验环节， 从宏观上建立材料在开裂过程中各物 理变量之间的实验关系， 深入分析岩土开裂的机 理， 得到各影响因素 下岩土的开裂准则。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114878325 A 2022.08.09 CN 114878325 A 1.一种岩土开裂试验系统， 其特征在于， 包括箱体、 温湿度控制装置、 数据采集装置和 计算机， 其中， 所述岩土的样品放置在所述箱体内， 所述箱体内设置有拉力机， 所述拉力机能够对所 述样品进行拉伸； 所述温湿度控制装置能够对所述箱体内的温度和湿度进行控制； 所述数据采集装置与 所述计算机连接， 所述数据采集装置能够在试验过程中对试验数 据进行采集， 所述数据采集装置能够将采集到的数据传输给 所述计算机 。 2.根据权利要求1所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 所述样品为长方体或圆柱体结构， 所述样品表面均匀分布有 若干参照点。 3.根据权利要求1所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 还包括试验台， 所述箱体设置在所述试验台上， 所述箱体上方开口， 所述箱体上端覆盖 有护罩， 所述护罩的材质为透明的有机玻璃； 优选地， 所述箱体的材质为透明的有机玻璃； 优选地， 所述箱体的上端设置有密封圈， 所述护罩和所述箱体通过所述密封圈压紧密 封。 4.根据权利要求1所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 还包括称重设备， 所述称重设备设置在所述箱体 内， 所述称重设备上设置有托盘， 所述 样品位于所述 托盘上， 所述拉力机与所述 托盘固定连接； 优选地， 所述称重设备为天平， 所述天平能够实时显示所述样品的重量； 优选地， 所述拉力机的试验力范围为0KN～ 20KN； 优选地， 所述样品的两端均设置有所述拉力机 。 5.根据权利要求1所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 所述温湿度控制装置包括温度控制器， 所述温度控制器设置在所述箱体的内壁上， 所 述温度控制器能够对所述箱体进行恒温控制； 所述箱体内的温度为 ‑20℃～40℃。 6.根据权利要求1所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 所述温湿度控制装置还包括溶液槽， 所述溶液槽设置在所述箱体内， 所述溶液槽容纳 有饱和盐溶 液， 所述溶 液槽能够控制所述箱体内的相对湿度为恒湿 状态； 所述箱体内的湿度为3％ ‑100％。 7.根据权利要求1所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 所述数据采集装置包括摄像机， 所述箱体的两侧设置有支架， 所述支架之间连接有横 梁， 多个所述摄 像机设置在所述横梁上； 所述箱体 内设置有温湿度测试仪， 所述温湿度测试仪能够显示所述箱体 内的温度和湿 度的数值， 多个所述摄像机能够对所述温湿度测试仪的温度和湿度的数值、 称重设备 的数 值、 所述拉力机的拉力数值和所述样品的表面进行拍摄， 所述摄像机将拍摄的图片传输给 所述计算机 。 8.根据权利要求6所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 所述饱和盐溶液为LiBr、 LiCl ·H2O、 CH3COOK、 MgCl2·6H2O、 K2CO3、 NaBr、 KI、 NaCl、 KCL、 Na2So3·7H2O、 K2SO4中的一种。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114878325 A 29.根据权利要求7 所述的岩土开裂试验系统， 其特 征在于， 所述计算机存储有图像处理软件， 利用所述图像处理软件能够对所述摄像机拍摄的图 片进行分析处 理。 10.一种利用权利要求1～9任一项所述的岩土开裂试验系统进行试验的方法， 其特征 在于， 包括如下步骤： 步骤1)： 试验系统的组装 将箱体安装在试验台上， 将带有托盘的称重设备放置在箱体内， 在样品表面设置若干 参照点， 然后 将样品置于托盘上， 并在托盘上且在样品两端的位置安装拉力机， 分别将拉力 机与样品的两端连接； 将温度控制器、 溶液槽和温湿度测试仪置于在箱体 内， 在箱体两侧安装支架， 在支架上 端安装横梁， 将多个摄像机安装在横梁上， 并保证摄像机能够对温湿度测试仪的温度和湿 度的数值、 称重 设备的数值、 拉力机的拉力数值和样品的表 面进行拍摄， 然后将摄像机与计 算机连接； 将配置好的饱和盐溶液注入溶液槽， 使整个测试过程中保持饱和盐溶液处于饱和状 态， 最后将护罩覆盖在箱体上； 步骤2)： 进行 试验 打开温度控制器， 当箱体内的温度和湿度达 到设定值时， 启动拉力机开始进行 试验； 步骤3)： 结果分析 利用计算机内的图像处理软件对样品表面的参照点进行实时捕捉， 随着试验时间推 移， 参照点的位置也在移动变化， 将同一参照点不同时间的位置信息进 行对比计算， 则得到 其位移及应 变， 最终得到样品表面的局部与整体位移与应 变； 在试验结束后对样品进行烘干称量， 根据最后的质量与样品初始质量以及瞬时质量计 算出样品的初始含水率与瞬时含水率； 初始含水率的计算公式为： w0＝(m0‑mf)/mf×100％； 其中， w0为初始含水率、 m0为初始质量、 mf为最后的质量； 瞬时含水率的计算公式为： ws＝(ms‑mf)/mf×100％； 其中， ws为瞬时含水率， ms为瞬时质量， mf为最后的质量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114878325 A 3