[发明专利]一种大粒径土体冻胀性能测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大粒径土体冻胀性能测试装置，属室内土工低温试验技术领域。

背景技术

冻土，作为工程中的一种特殊土，其分布面积约占全球陆地面积的50%，其中我国冻土分布面积位居世界第三。随着我国经济的快速发展，冻土地区的铁路、道路、水利、管道等工程建设蓬勃推进，而冻土区季节性的冻融作用所引起的地基或路基土的冻胀及融化软化，以及由此引起的岩土材料内部结构和力学性质的变化，一直都是困扰冻土区铁路、道路等工程建设的难题，亦是国内外冻土学者研究的焦点问题。

为此，国内外进行了大量的工程实践和相关研究，填筑大粒径土体诸如级配碎石、级配砂砾石、水泥稳定碎石等非冻胀敏感性填料就是其中一项措施，尤其是在冻土区的铁路、道路等工程建设中得到了广泛的使用。然而，现场工程应用仍先于试验技术、理论研究的进展，也就是说，我们对级配碎石、级配砂砾石、水泥稳定碎石等大粒径土体的冻胀性的研究并不深入，以细粒土的研究成果来解释大粒径土体的冻胀性能并不合理；近几年的工程实践也表明，填筑级配碎石、级配砂砾石、水泥稳定碎石等大粒径土体虽然大大减少了冻害的产生，但现场路基的冻害仍时有发生。同时，实验设备、技术、手段的欠缺一直以来都是冻土研究难以深入的瓶颈，国内外土体冻胀性能测试装置仅适用于测试细粒土、粗粒土（最大粒径小于40mm的土体）的冻胀性能，无法满足级配碎石、级配砂砾石、水泥稳定碎石这种大粒径土体冻胀性能的测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构比较简单的大粒径土体冻胀性能测试装置，其可完全模拟冻土地区土体的冻胀、融沉模式，大大减少现场试验的工作量，丰富冻土试验技术手段。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种大粒径土体冻胀性能测试装置，其关键技术在于：其包括试样筒、设于试样筒外部的固定支架、定位于试样筒内侧上部的上冷浴盘以及设于试样筒下部的下冷浴盘；

所述上冷浴盘包括第一上圆板和第一下圆板，所述上圆板上设有上冷冻液出入口以及提手，所述下圆板上设有与上冷冻液出入口连通的上冷冻液流动通路；

所述下冷浴板包括第一上圆板和第二下圆板，所述第二下圆板上设有下冷冻液流动通路和与之连通的下冷冻液出入口；

所述固定支架包括用于夹持住试样筒上下两端的固定环形板和固定圆板以及用于连接固定环形板和固定圆板的连接杆。

进一步的改进，所述上冷浴盘侧面预留了4个用于穿设传感器的半圆槽。

优选的，所述试样筒为有机玻璃筒，所述有机玻璃筒外借助5个不锈钢喉箍紧固。

进一步的改进，还包括设于试样筒和下冷浴盘之间的起吊架，该预留起到孔包括设于第二上圆板上的环形圆板以及设于环形圆板上的起吊环。

优选的，所述第一、第二上圆板以及第一、第二下圆板为铝合金材质。

为了适应不同的冻土测试环境，在所述试样筒侧壁底部开设用于与补水装置连接的对孔，以模拟地下水补给；

或者在所述试样筒内上部设置有用于透水的环形补水管，以模拟路基表面水或降雨、降雪。

或者，在所述第一下圆板下部设有加载板，以模拟荷载作用下大粒径土体的冻胀性能测试。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明设置了上冷浴盘和下冷浴盘，上冷浴盘和下冷浴盘预留冷冻液流动通路，通过低温恒温冷浴为上冷浴盘和下冷浴盘提供具有恒定温度的冷冻液，达到对试样筒内土样进行单向降温的目的，模拟现场土体的单向冻结模式；

2、进一步改进通过设置对孔，然后连接补水装置，还可模拟单向冻结模式下地下水的补给和地面水的渗流。

3、通过设置加载板，可模拟荷载作用下大粒径土体的冻胀性能测试；

4、通过设置可透水的环形补水管，以模拟路基表面水或降雨、降雪。

5、本发明可完全模拟冻土地区土体的冻胀、融沉模式，大大减少现场试验的工作量，进一步丰富冻土试验技术手段。本发明适用于对级配碎石、级配砂砾石、水泥稳定碎石等（土颗粒最大粒径不超过100mm的土体）的冻胀、融沉性能进行测试。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2是上冷浴盘部分的示意图；

图3是下冷浴盘部分的示意图；