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专利号: 2021108802072
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,包括:对试验土样进行冻融循环,并通过压电陶瓷智能骨料获取所述试验土样在所述冻融循环中的应力波能量数据;

根据所述试验土样的土样参数获取所述试验土样在第一预设温度下达到冻结稳定状态时未冻水含量作为第一含量;

根据所述应力波能量数据和所述第一含量获取在冻融循环中任意时刻下所述试验土样的未冻水含量。

2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,对试验土样进行冻融循环包括冻结过程,所述冻结过程包括:将所述试验土样放入恒温冷冻箱内,调节温度为第二预设温度保持预设时长,并记录多个时刻所述试验土样的应力波信号和对应时刻的试验土样温度;

调节所述恒温冷冻箱至第三预设温度,并记录多个时刻所述试验土样的应力波信号和对应时刻的试验土样温度;

待所述试验土样温度稳定于所述第三预设温度时,调节所述恒温冷冻箱至第一预设温度,并记录多个时刻所述试验土样的应力波信号和对应时刻的试验土样温度至所述试验土样稳定;

所述第一预设温度低于‑3℃,所述第二预设温度高于0℃,所述第三预设温度低于0℃且高于‑3℃。

3.根据权利要求2所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,对试验土样进行冻融循环包括设置于冻结过程之后的融化过程,所述融化过程包括:调节所述恒温冷冻箱至第三预设温度,并记录多个时刻所述试验土样的应力波信号和对应时刻的试验土样温度;

待所述试验土样温度稳定时,调节温度为第二预设温度保持预设时长,并记录多个时刻所述试验土样的应力波信号和对应时刻的试验土样温度直到所述试验土样温度稳定于所述第二预设温度。

4.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,获取所述第一含量包括:

根据下式获取第一含量:

式中: 为第一含量,a为第一土样参数,b为第二土样参数, 为第一预设温度,为所述试验土样的塑限含水率, 为所述试验土样的液限含水率, 为所述试验土样达到塑限含水率时的冻结温度绝对值, 为所述试验土样达到液限含水率时的冻结温度绝对值。

5.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,获取在冻融循环中任意时刻下所述试验土样的未冻水含量包括:根据下式获取试验土样i时刻未冻水含量:式中: 为所述试验土样在i时刻未冻水含量, 为所述试验土样初始含水量, 为所述试验土样在i时刻的应力波能量值, 为初始未冻结状态时所述试验土样的应力波能量值, 为所述试验土样在第一预设温度冻结稳定状态的应力波能量值, 为第一含量。

6.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,获取应力波能量数据包括:

通过压电陶瓷智能骨料获取所述试验土样在所述冻融循环中的应力波信号;

将所述应力波信号进行小波包分析后获取所述试验土样在所述冻融循环中各时刻的应力波能量数据。

7.根据权利要求6所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,通过压电陶瓷智能骨料获取所述试验土样在所述冻融循环中的应力波信号包括:将两片压电陶瓷智能骨料分别设置于所述试验土样的两侧中心处;

通过一片所述压电陶瓷智能骨料输出应力信号,通过另一片所述压电陶瓷智能骨料接收所述应力波信号。

8.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,所述试验土样的土样参数包括塑限含水率、液限含水率、达到塑限含水率时的冻结温度绝对值、达到液限含水率时的冻结温度绝对值和初始含水量。

9.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,所述试验土样采用圆柱形容器环刀制备的圆柱形饱和土样。

10.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷测量冻土未冻水含量的方法,其特征在于,所述压电陶瓷智能骨料包括压电陶瓷片和包裹于所述压电陶瓷片的铜壳;所述铜壳涂有绝缘层。