气态水迁移质量测试系统、方法及终端和计算机可读存储介质

本发明涉及土木工程与岩土及地质工程，特别是涉及一种气态水迁移质量测试系统、方法及终端和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、温度变化导致非饱和土中的水分迁移是造成路基湿陷变形、冻胀、建筑结构沉降倾斜等工程问题的主要原因。其中，非饱和土中的水分迁移主要分为液态水迁移和气态水迁移两种；在含水量较高时，非饱和土中的水分迁移以液态水迁移为主；在含水量较低时，以气态水迁移为主。

2、目前，国内外对于非饱和土中水分迁移的研究主要集中在液态水，而对于气态水迁移的研究，采用的方法通常是在试验结束后，在土体相应位置上挖孔采集土样，随后利用烘干法进行含水率的测试，此方法试验量大、耗时长、对土体扰动大，且很难得到实时的迁移量。

3、因此，亟待提供一种气态水迁移质量测试方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种气态水迁移质量测试系统、方法及终端和计算机可读存储介质，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现气态水迁移质量的实时测量。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种气态水迁移质量测试系统，包括：

4、试样室，所述试样室内用于放置待测土体；

5、加热装置，所述加热装置用于对所述试样室内的所述待测土体进行加热；

6、质量测量装置，所述质量测量装置包括刚性连接板、吸湿层以及称重器，所述刚性连接板覆盖于所述试样室的顶部，所述吸湿层设置于所述刚性连接板的下方，用于吸附所述待测土体内部发生迁移的气态水，所述称重器与所述刚性连接板连接，用于测量所述吸湿层的重量变化；

7、控制系统，所述控制系统与所述称重器以及所述加热装置信号连接。

8、优选的，还包括保温隔热罩，所述保温隔热罩罩设于所述试样室的外侧，且所述保温隔热罩的底部固定于底板上，顶部盖设有上盖；其中，所述试样室为上下开口的筒体结构，所述加热装置设置于所述底板上，并位于所述试样室的底部，所述刚性连接板和所述吸湿层设置于所述保温隔热罩内，并位于所述试样室的上方。

9、优选的，所述加热装置包括加热板、温度探针和温度控制器，所述加热板设置于所述底板上，并覆盖所述试样室的底部开口；所述温度探针设置于所述加热板的上部，用于监测所述加热板的实际温度，所述温度探针与数据采集仪信号连接，所述数据采集仪与所述控制系统信号连接，所述数据采集仪用于采集所述温度探针监测到的温度数据，并将温度数据传输至所述控制系统；所述温度控制器通过电源线与所述加热板相连，且所述温度控制器与所述控制系统信号连接，所述控制系统通过所述温度控制器调控所述加热板的输出功率；

10、其中，所述控制系统通过pid 控制算法控制所述加热板的输出功率。

11、优选的，还包括支撑架，所述称重器设置于所述支撑架上，并位于所述保温隔热罩的上方；所述刚性连接板的顶部连接有螺杆，所述上盖上设置有用于供所述螺杆穿过的轴孔，所述螺杆的顶端向上穿过所述轴孔并通过挂钩与所述称重器的底部连接；

12、其中，所述称重器为拉压传感器。

13、优选的，还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器的探头能够插入所述待测土体中，以监测所述待测土体的温度和湿度，且所述温湿度传感器与数据采集仪信号连接，所述数据采集仪与所述控制系统信号连接，所述数据采集仪用于采集所述温湿度传感器监测到的温度和湿度数据，并传输至所述控制系统；

14、其中，所述试样室的侧壁和所述保温隔热罩的侧壁上均对应开设有传感器插口，用于供所述温湿度传感器插入，且所述温湿度传感器与所述试样室的侧壁以及所述保温隔热罩的侧壁之间的缝隙内填充有密封材料，所述密封材料为保温隔热材料。

15、本发明还提供一种气态水迁移质量测试方法，采用如上所述的气态水迁移质量测试系统实施，包括步骤：

16、s1、在所述试样室内装入待测土体；

17、s2、进行待测土体水分蒸发试验，通过所述加热装置对所述待测土体进行加热，通过所述吸湿层吸附所述待测土体内部发生迁移的气态水，通过所述称重器测量所述吸湿层的重量变化；

18、s3、通过所述控制系统获取所述吸湿层的重量随时间变化的数值，以实时测量气态水迁移质量。

19、优选的，在所述步骤s1之前，还包括步骤：

20、s101、配置预定含水率的土样，并静置；将静置后的所述土样分多次装入所述试样室内，得到所述待测土体；其中，在每装入一层所述土样后，进行层间压实后表面拉毛，然后再装入上层的所述土样；

21、s102、装配所述加热装置和所述质量测量装置。

22、优选的，在所述步骤s2中，所述控制系统获取所述待测土体的温度和湿度，并调控所述加热装置的输出功率，以保持试样室内温度稳定；

23、同时，检测所述试样室的保温效果，建立所述待测土体的温度分布模型，以所述待测土体的几何形状、边界值和传热参数为输入，模拟计算所述待测土体的温度分布，再根据模拟结果确定所述待测土体的模拟温度，比较当前获得的温度与所述模拟温度的差值，当所述差值小于5%时，判断所述试样室的保温效果达到要求，否则判断所述试样室的保温效果未达到要求，停止测试，并改善所述试样室的保温效果；

24、在所述步骤s4中，所述控制系统根据所述吸湿层的重量随时间变化的数值，绘制气态水迁移质量随时间的变化曲线。

25、本发明还提供一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的气态水迁移质量测试方法。

26、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上所述的气态水迁移质量测试方法。

27、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

28、本发明中在试样室内装入不同含水量、不同密度的待测土体，通过加热装置对待测土体进行加热，能够使待测土体内部气态水发生迁移，通过吸湿层吸附待测土体内部发生迁移的气态水，通过称重器测量吸湿层的重量变化，能够得到气态水迁移质量；通过控制系统获取吸湿层的重量随时间变化的数值，能够实现实时测量不同含水量、不同密度的待测土体的气态水迁移质量。

1.一种气态水迁移质量测试系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的气态水迁移质量测试系统，其特征在于：还包括保温隔热罩，所述保温隔热罩罩设于所述试样室的外侧，且所述保温隔热罩的底部固定于底板上，顶部盖设有上盖；其中，所述试样室为上下开口的筒体结构，所述加热装置设置于所述底板上，并位于所述试样室的底部，所述刚性连接板和所述吸湿层设置于所述保温隔热罩内，并位于所述试样室的上方。

3.根据权利要求2所述的气态水迁移质量测试系统，其特征在于：所述加热装置包括加热板、温度探针和温度控制器，所述加热板设置于所述底板上，并覆盖所述试样室的底部开口；所述温度探针设置于所述加热板的上部，用于监测所述加热板的实际温度，所述温度探针与数据采集仪信号连接，所述数据采集仪与所述控制系统信号连接，所述数据采集仪用于采集所述温度探针监测到的温度数据，并将温度数据传输至所述控制系统；所述温度控制器通过电源线与所述加热板相连，且所述温度控制器与所述控制系统信号连接，所述控制系统通过所述温度控制器调控所述加热板的输出功率；

4.根据权利要求2所述的气态水迁移质量测试系统，其特征在于：还包括支撑架，所述称重器设置于所述支撑架上，并位于所述保温隔热罩的上方；所述刚性连接板的顶部连接有螺杆，所述上盖上设置有用于供所述螺杆穿过的轴孔，所述螺杆的顶端向上穿过所述轴孔并通过挂钩与所述称重器的底部连接；

5.根据权利要求2所述的气态水迁移质量测试系统，其特征在于：还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器的探头能够插入所述待测土体中，以监测所述待测土体的温度和湿度，且所述温湿度传感器与数据采集仪信号连接，所述数据采集仪与所述控制系统信号连接，所述数据采集仪用于采集所述温湿度传感器监测到的温度和湿度数据，并传输至所述控制系统；

6.一种气态水迁移质量测试方法，其特征在于：采用如权利要求1-5任意一项所述的气态水迁移质量测试系统实施，包括步骤：

7.根据权利要求6所述的气态水迁移质量测试方法，其特征在于：在所述步骤s1之前，还包括步骤：

8.根据权利要求6所述的气态水迁移质量测试方法，其特征在于：在所述步骤s2中，所述控制系统获取所述待测土体的温度和湿度，并调控所述加热装置的输出功率，以保持试样室内温度稳定；

9.一种终端，其特征在于：包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6-8中任意一项所述的气态水迁移质量测试方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求6-8中任意一项所述的气态水迁移质量测试方法。