一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤凍融測試系統(tǒng)，是一種自動檢測季節(jié)性凍土和深部土壤在凍融過程中的溫度、水分、壓力、位移四者之間相互影響、相互關(guān)系的測試設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]季節(jié)性凍土，就是指地表層冬季凍結(jié)、夏季全部融化的土(巖)，包括季節(jié)凍結(jié)層和季節(jié)融化層(也稱活動層)。季節(jié)凍結(jié)層冬天形成時(shí)，隨凍結(jié)鋒面自上而下移動，土中水分向凍結(jié)鋒面迀移并發(fā)生聚冰作用(見)，冰層及冰透鏡體主要集中在最大凍結(jié)深度的2/3?1/2部位。凍結(jié)后的土體體積增大，由此產(chǎn)生的凍脹可使各類建筑物產(chǎn)生變形和破壞。季節(jié)融化層的凍結(jié)有兩個(gè)方向，一是自地表往下，一是自多年凍土上限往上。由于水分向兩個(gè)凍結(jié)面迀移，因此季節(jié)融化層凍結(jié)后的聚冰現(xiàn)象及水分的重新分布與季節(jié)凍結(jié)層不同，在季節(jié)融化層上部1/3處及凍土上限附近冰層和冰透鏡體較為集中。夏天季節(jié)凍結(jié)層和季節(jié)融化層融化時(shí)，由于冰層及冰透鏡體分布的不均勻，形成土層不均勻沉降是導(dǎo)致各類建筑物變形和破壞的重要原因。
[0003]深部凍土是指所處地層深度較深，其物理力學(xué)特性與目前巖土工程所研究的淺表層土體的力學(xué)特性之間存在較大的差異，無法用目前的土工力學(xué)理論來分析研究深部凍土的力學(xué)特性。
[0004]人們?yōu)榱碎_采地下資源、修地鐵、建設(shè)鐵路公路、建水電站等，就要了解季節(jié)凍土和深部圖層的物理特性，針對其特有的物理特性采用特殊的施工方法進(jìn)行施工。目前來說，我國在東北地區(qū)、西北地區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)過程中，已經(jīng)較為成熟的掌握了季節(jié)性凍土的研究。而在深部凍土開挖過程中，常用的方法是人工凍結(jié)施工技術(shù)，通過制冷方式將低溫冷媒送入具有一定含水量的土層中，使地層中的水與周圍土顆粒發(fā)生凍結(jié)，形成高強(qiáng)度、彈模大、抗?jié)B效果好的凍結(jié)壁，再在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行內(nèi)部開挖和永久支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，待施工完成后做解凍處理。所以，凍結(jié)壁的強(qiáng)度問題是影響后續(xù)施工的關(guān)鍵。之前人們研究深層凍土物理特性式，均為人為設(shè)置一下條件下，但是并沒有考慮到深部土壤的地壓因素，土工土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)的研制則考慮到了地壓的模擬，可以更為真實(shí)的反應(yīng)在地壓值不同的情況下的凍土物理特性以及地壓與凍土物理特性之間的關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，包括保溫箱；所述保溫箱包括第一保溫腔室和第二保溫腔室；
[0007]所述第一保溫腔室內(nèi)壁上設(shè)置有加熱裝置和制冷裝置；所述第一保溫腔室內(nèi)安裝有底板上，所述有機(jī)玻璃筒設(shè)置在底板上；所述機(jī)玻璃筒內(nèi)設(shè)置有第一濾紙層和第二濾紙層；所述有機(jī)玻璃筒上端設(shè)置有頂板，在頂板上設(shè)置有加壓裝置；所述頂板內(nèi)設(shè)置有多個(gè)水槽，水槽通過正溫循環(huán)液進(jìn)出管線連接外接冷水?。凰鲇袡C(jī)玻璃筒內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器；所述頂板上設(shè)置有位移傳感器，且位移傳感器探頭設(shè)置在位于有機(jī)玻璃筒內(nèi)試件內(nèi)部；所述底板底端開設(shè)有多個(gè)凹槽，凹槽通過負(fù)溫循環(huán)液進(jìn)出管線連接外接冷水浴，橡膠管連接凹槽和連接板上的量筒；所述量筒下端設(shè)置有載荷傳感器；所述載荷傳感器通過導(dǎo)線連接荷載接受顯示器；所述底板上連接有壓力平衡管。
[0008]進(jìn)一步，所述有機(jī)玻璃筒設(shè)置在固定筒內(nèi)，且在固定筒與有機(jī)玻璃筒之間設(shè)置有保溫層。
[0009]進(jìn)一步，所述機(jī)玻璃筒與底板之間設(shè)置有0型密封圈。
[0010]進(jìn)一步，所述連接板在第二保溫腔室內(nèi)壁上設(shè)置有兩個(gè)。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述荷載接受顯示器設(shè)置在第二保溫腔室內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步，所述有機(jī)玻璃筒側(cè)端還設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器，且溫度傳感器在有機(jī)玻璃筒周圍間隔1cm設(shè)置。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:該土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，
[0014]1.利用高強(qiáng)度有機(jī)玻璃筒的強(qiáng)度高、導(dǎo)熱差的特點(diǎn)，可以提供可靠的性能保障，又可以減輕恒溫箱內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境溫度對試驗(yàn)過程的影響。頂板上開有孔，將壓力傳感器放置在試樣與頂板之間，壓力傳感器引線從小孔引出連接到控制面板的數(shù)據(jù)采集顯示器，小孔要用密封膠密封好。底座與有機(jī)玻璃筒的密封由0型圈來保證。頂板和底板分別接外部冷水浴，使頂板底板能夠提供穩(wěn)定的溫度梯度環(huán)境；底板上連通壓力平衡管，橡膠管連通底板和量筒，即與外界水源連接，可以確保試驗(yàn)機(jī)在壓力平衡的情況下確保試樣吸水、排水暢通。
[0015]2，有機(jī)玻璃筒周測每隔1cm有一個(gè)溫度傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測試驗(yàn)過程中試件溫度梯度的參數(shù)變化。
[0016]3，加壓裝置可以根據(jù)不同的地理環(huán)境和模擬不同土壤深度的地壓，通過壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測壓力大小，并通過控制面板上的數(shù)據(jù)采集顯示器實(shí)時(shí)顯示出來。
[0017]4，可以通過荷載傳感器與量筒的結(jié)合，來測定試驗(yàn)過程中吸水量和排水量的數(shù)據(jù)采集，荷載傳感器可以很好的檢測到水量變化，并通過數(shù)據(jù)采集器顯示出來，通過儀表存儲數(shù)據(jù)，這樣就可以獲得凍土在凍融過程中吸水量和排水量的實(shí)時(shí)變化。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖標(biāo)記中:加壓裝置1 ;頂板2 ;水槽211 ;第一濾紙層3 ;正溫循環(huán)液進(jìn)出管線4 ;有機(jī)玻璃筒5 ;保溫層6 ;固定筒7 ;第二濾紙層8 ;加熱裝置9 ;0型密封圈10 ;保溫箱11 ;負(fù)溫循環(huán)液進(jìn)出管線12 ;底板13 ;凹槽131 ;橡膠管14 ;壓力平衡管15 ;荷載接受顯示器16 ;連接板17 ;載荷傳感器18 ;量筒19 ;制冷裝置20 ;水槽211 ;壓力傳感器22 ;位移傳感器23 ;第一保溫腔室A ;第二保溫腔室B。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案:一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，包括保溫箱11 ;所述保溫箱11包括第一保溫腔室A和第二保溫腔室B ;
[0022]所述第一保溫腔室A內(nèi)壁上設(shè)置有加熱裝置9和制冷裝置20 ;所述第一保溫腔室A內(nèi)安裝有底板13上，所述有機(jī)玻璃筒5設(shè)置在底板13上；所述有機(jī)玻璃筒5內(nèi)設(shè)置有第一濾紙層3和第二濾紙層8 ;所述有機(jī)玻璃筒5上端設(shè)置有頂板2，在頂板2上設(shè)置有加壓裝置1 ;所述頂板2內(nèi)設(shè)置有多個(gè)水槽211，水槽211通過正溫循環(huán)液進(jìn)出管線4連接外接冷水浴；所述頂板2上設(shè)置有位移傳感器23，且位移傳感器23探頭設(shè)置在位于有機(jī)玻璃筒5內(nèi)試件內(nèi)部；所述底板13底端開設(shè)有多個(gè)凹槽131，凹槽131通過負(fù)溫循環(huán)液進(jìn)出管線12連接外接冷水浴，橡膠管14連接凹槽131和連接板17上的量筒19 ;所述量筒19下端設(shè)置有載荷傳感器18 ;所述載荷傳感器18通過導(dǎo)線連接荷載接受顯示器16 ;所述底板13上連接有壓力平衡管15。
[0023]進(jìn)一步，所述有機(jī)玻璃筒5設(shè)置在固定筒7內(nèi)，且在固定筒7與有機(jī)玻璃筒5之間設(shè)置有保溫層6。
[0024]進(jìn)一步，所述有機(jī)玻璃筒5側(cè)端還設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器21，且溫度傳感器21在有機(jī)玻璃筒5周圍間隔1cm設(shè)置。
[0025]進(jìn)一步，所述機(jī)玻璃筒5與底板13之間設(shè)置有0型密封圈10。
[0026]進(jìn)一步，所述連接板17在第二保溫腔室B內(nèi)壁上設(shè)置有兩個(gè)。
[0027]進(jìn)一步，所述荷載接受顯示器16設(shè)置在第二保溫腔室B內(nèi)。
[0028]本發(fā)明的作用原理為:有機(jī)玻璃筒5放置到底板13上，二者之間用0型密封圈10密封。底板13內(nèi)部有凹槽131 ;冷水浴通過內(nèi)部凹槽131循環(huán)，以保證底板13恒溫；頂板2與另一個(gè)冷水浴連通，頂板2內(nèi)部也有相應(yīng)水槽與另一個(gè)冷水浴連接循環(huán)，確保頂板2恒溫控制。壓力平衡管15與底板13相連接，底板13與量量筒19底部孔用一根橡膠管連接，量筒19上方有孔與大氣相通，量筒放置到載荷傳感器18上。頂板2上方布置安裝位移傳感器23 ;壓力傳感器22的探頭放置到試件內(nèi)部，壓力傳感器22引線從頂板上的孔引出，孔用密封膠密封。有機(jī)玻璃筒5外側(cè)為保溫層6和固定筒7，為試驗(yàn)提供可靠性能保障。
[0029]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，包括保溫箱；所述保溫箱包括第一保溫腔室和第二保溫腔室；其特征在于:其特征在于: 所述第一保溫腔室內(nèi)壁上設(shè)置有加熱裝置和制冷裝置；所述第一保溫腔室內(nèi)安裝有底板上，所述有機(jī)玻璃筒設(shè)置在底板上；所述有機(jī)玻璃筒內(nèi)設(shè)置有第一濾紙層和第二濾紙層；所述有機(jī)玻璃筒上端設(shè)置有頂板，在頂板上設(shè)置有加壓裝置；所述頂板內(nèi)設(shè)置有多個(gè)水槽，水槽通過正溫循環(huán)液進(jìn)出管線連接外接冷水??；所述有機(jī)玻璃筒內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器；所述頂板上設(shè)置有位移傳感器，且位移傳感器探頭設(shè)置在位于有機(jī)玻璃筒內(nèi)試件內(nèi)部；所述底板底端開設(shè)有多個(gè)凹槽，凹槽通過負(fù)溫循環(huán)液進(jìn)出管線連接外接冷水浴，橡膠管連接凹槽和連接板上的量筒；所述量筒下端設(shè)置有載荷傳感器；所述載荷傳感器通過導(dǎo)線連接荷載接受顯示器；所述底板上連接有壓力平衡管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述有機(jī)玻璃筒設(shè)置在固定筒內(nèi)，且在固定筒與有機(jī)玻璃筒之間設(shè)置有保溫層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述機(jī)玻璃筒與底板之間設(shè)置有0型密封圈。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述連接板在第二保溫腔室內(nèi)壁上設(shè)置有兩個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述荷載接受顯示器設(shè)置在第二保溫腔室內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述有機(jī)玻璃筒側(cè)端還設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器，且溫度傳感器在有機(jī)玻璃筒周圍間隔1cm設(shè)置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土工凍土凍脹試驗(yàn)機(jī)，包括保溫箱；所述保溫箱包括第一保溫腔室和第二保溫腔室；所述第一保溫腔室內(nèi)壁上設(shè)置有加熱裝置和制冷裝置；所述第一保溫腔室內(nèi)安裝有底板上，所述有機(jī)玻璃筒設(shè)置在底板上；所述有機(jī)玻璃筒上端設(shè)置有頂板，在頂板上設(shè)置有加壓裝置；所述頂板內(nèi)設(shè)置有多個(gè)水槽，水槽通過正溫循環(huán)液進(jìn)出管線連接外接冷水??；所述有機(jī)玻璃筒內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器；通過荷載傳感器與量筒的結(jié)合，來測定試驗(yàn)過程中吸水量和排水量的數(shù)據(jù)采集，荷載傳感器可以很好的檢測到水量變化，并通過數(shù)據(jù)采集器顯示出來，通過儀表存儲數(shù)據(jù)，這樣就可以獲得凍土在凍融過程中吸水量和排水量的實(shí)時(shí)變化。
【IPC分類】G01N25/00
【公開號】CN105352989
【申請?zhí)枴緾N201510702773
【發(fā)明人】解海旺, 李輝, 代飛
【申請人】天津市港源試驗(yàn)儀器廠
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月27日