(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 202210651879.0 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 北京市政路桥股份有限公司 地址 100000 北京市西城区南 礼士路17号 申请人 北京科技大 学　 北京市政路桥股份有限公司工程总 承包二部 (72)发明人 孟英杰　谢东昱　龙大愚　卢军　 张发财　寇雅芳　李娜　陈新武　 时光　周俊杰　赵凯　 (74)专利代理 机构 西安研创天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61239 专利代理师 王文焕 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01)G01N 3/02(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 15/08(2006.01) (54)发明名称 一种基坑土体渗流侵蚀破坏测试的可视化 试验系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基坑土体渗流侵蚀破坏 测试的可视化试验系统， 包括： CT扫描系统； 承 载 系统， 设置于CT扫描系统的顶部； 三轴加压系统， 设置于所述承载系统的内部； 控制系统， 设置于 所述三轴加压系统的顶部； 收集系统， 设置于所 述三轴加压系统的外侧， CT扫描系统包含CT机 架、 转台、 转台底座、 X射线发射机、 面阵探测器和 两个机架托盘， CT机架包含底座和两个支撑杆， 两个支撑杆分别对称垂直设置于底 座的上表面， 转台底座设置于底座的顶部， 转台转动设置于转 台底座的顶部， 两个机架托盘分别设置于两个支 撑杆的内侧面上。 本发明不仅可直观 监测基坑土 体试样的渗透侵蚀破坏全 过程， 还可以实时获取 在渗透破坏中土 颗粒运动变化的高清CT图像 。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 115235880 A 2022.10.25 CN 115235880 A 1.一种基坑土体渗 流侵蚀破坏测试的可视化试验系统， 其特 征在于， 包括： CT扫描系统； 承载系统， 设置 于所述CT扫描系统的顶部； 三轴加压系统， 设置 于所述承载系统的内部； 控制系统， 设置 于所述三轴加压系统的顶部； 收集系统， 设置 于所述三轴加压系统的外侧。 2.如权利要求1所述的基坑土体渗流侵蚀破坏测试的可视化试验系统， 其特征在于， 所 述CT扫描系统包含CT机架(1)、 转台(5)、 转台底座(4)、 X射线发射机(2)、 面阵探测器(6)和 两个机架托盘(3)， 所述CT机架(1)包含底座和两个支撑杆， 两个支撑杆分别对称垂直设置 于底座的上表面， 转台底座(4)设置于底座的顶部， 转台(5)转动设置于转台底座(4)的顶 部， 两个机架托盘(3)分别设置于两个支撑杆的内侧面上， X射线发射机(2)和面阵探测器 (6)分别对应设置 于两个机架托盘(3)的顶部 。 3.如权利要求2所述的基坑土体渗流侵蚀破坏测试的可视化试验系统， 其特征在于， 所 述承载系统包含上梁平台(9)、 升降台(17)、 下平台(20)、 定位孔(27)和两个 反力柱(21)， 所 述下平台(20)设置于转台(5)的顶部， 升降台(17)设置于下平台(20)的上方， 上梁平台(9) 设置于升降台(17)的上方， 两个反力柱(21)分别垂直对称设置于下平台(20)和上梁平台 (9)之间， 每个反力柱(21)的顶部均与上梁平台(9)的底部连接， 且每个反力柱(21)的底部 贯穿升降台(17)并与下平台(20)的顶部连接， 定位 孔(27)开设于上梁平台(9)顶部的中部 。 4.如权利要求3所述的基坑土体渗流侵蚀破坏测试的可视化试验系统， 其特征在于， 所 述三轴加压系 统包含传感器(11)、 上垫块(12)、 下垫块(16)、 筒子(14)、 盖子(13)、 千斤顶 (23)、 压力表(19)、 百分表(22)、 增压器(18)和气囊(15)， 所述传 感器(11)设置于上梁平台 (9)的底部， 传感器(11)与定位孔(27)螺纹连接， 千斤顶(23)的底部与下平台(20)的顶部连 接， 顶部与升降台(17)的底部连接， 下垫块(16)放置于升降台(17)的顶部， 筒子(14)设置于 下垫块(16)的顶部， 盖子(13)设置于筒子(14)顶部的开口处， 上垫块(12)放置于盖子(13) 的顶部， 上垫块(12)的顶部与传感器(11)的底部相接触， 压力表(19)设置于下平台(20)的 顶部， 气囊(15)环形设置于筒子(14)的内壁上， 百分表(22)设置于升降台(17)的顶部， 百分 表(22)通过管线与下平台(20)连接， 增压器(18)设置于转台(5)的顶部， 增压器(18)和压力 表(19)分别通过 管线(10)与气囊(15)相连。 5.如权利要求4所述的基坑土体渗流侵蚀破坏测试的可视化试验系统， 其特征在于， 所 述控制系统包含伺服水泵(7)和 控制器(8)， 伺服水泵(7)和 控制器(8)均位于上梁平台(9) 的顶部， 控制器(8)分别通过管线(10)与传感器(11)和伺服水泵(7)连接， 伺服水泵(7)通过 管线(10)与上垫块(12)连接 。 6.如权利要求5所述的基坑土体渗流侵蚀破坏测试的可视化试验系统， 其特征在于， 所 述收集系统包含电子天平(24)和量筒(25)， 所述电子天平(24)设置于下平台(20)的顶部， 量筒(25)放置于电子天平(24)的顶部， 伺服水泵(7)通过管线(10)与量筒(25)相连， 量筒 (25)与下垫块(16)通过 管线(10)相连。 7.如权利要求4所述的基坑土体渗流侵蚀破坏测试的可视化试验系统， 其特征在于， 所 述增压器(18)与气囊(15)的管线上设置有控制阀门(26)。 8.一种基坑土体渗 流侵蚀破坏测试的可视化试验方法， 其特 征在于， 包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115235880 A 2S1、 将试样置于筒子(14)的内部， 放好之后， 将盖子(13)与筒子(14)的顶部盖紧， 然后 将下垫块(16)放置于升降台(17)的顶部， 将筒子(14)放置于下垫块(16)上， 并将上垫块 (12)放置 于盖子(13)的顶部， 此时上垫块(12)的顶部与传感器(1 1)的底部相接触； S2、 打开增压器(18)和控制阀门(26)， 给筒子(14)内加压， 使得试样受到一定的围压应 力， 同时启动千斤顶(23)， 在其轴向施压， 达到与围压相等的轴向压力， 使得试样达到静水 应力状态； S3： 利用控制器(8)， 通过伺服水泵(7)， 以一定的初始压力差进行饱和， 保证压力差p恒 定， 试样随着时间慢慢趋向于饱和， 当量筒(25)内有水流入， 关闭伺服水泵(7)， 说明达到饱 和状态； S4： 启动X射线发射机(2)， 根据上次停机至今的时间长度选择预热模式并预热， 预热结 束后， X射线发射机(2)出束， 面阵探测器(6)接收到信号； S5： 分级加压， 每加一级， 计算对应的渗透系数， 记录某一段 时间内， 量筒(25)内流入水 的质量， 得到渗透系数， 每加一级 水压， 当发现流入量筒(25)的水刚刚变浑浊时， 开始启动X 射线发射机(2)扫描， 启动电机， 带动转台(5)转动， 转台(5)带动筒子(14)旋转进行CT扫描， 实时获取渗透破坏过程中土体内部 CT图像， 对其进行三维重构； S6： 逐级施加荷载， 让试样渗透破坏的更严重， 流入量筒(25)的水越来越浑浊， 直至完 全破坏， 然后X射线发射机(2)停止出束， 各系统停止工作， 关闭CT机放射源， 拆除筒子(14)， 结束试验； S7： 所有检测任务完成后， 等待X射线发射机(2)散热后， 关闭X射线发射机(2)电源， 断 开除计算机 外其他各分系统开关。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115235880 A 3