[发明专利]单向冻融自然补水装置

说明书

道路越来越多的出现沉陷、翻浆等病害，在春融期尤其严重，研究冻融循环对土体的影响刻不容缓。一种单向冻融自然补水装置，其组成包括：补水土层，补水土层（6）放置在补水箱中，补水箱四周及底部具有保温材料（3），补水箱上部具有顶板（8），顶板中心开有试验试样放置孔，在试验试样放置孔内放置有试验试样（5），试验试样放置时，其外部包裹有胶皮膜（11），在补水土层放置试验试样的位置处还放置有滤纸（10），试验试样外套的胶皮膜开口处安放在滤纸上，在滤纸下部还具有试样温度传感器（13），顶板的上部具有降温室（4），降温室的外部同样具有保温材料。本发明申请涉及地质勘查领域，特别涉及应用于单向冻融自然补水装置。

技术领域：

本发明申请涉及一种地质勘查领域，尤其涉及一种单向冻融自然补水装置。

背景技术：

路基强度及变形直接影响路面承载力，随着道路交通网络的不断完善，道路越来越多的出现沉陷、翻浆等病害，在春融期尤其严重，因此，研究冻融循环对土体的影响刻不容缓；我国季冻区分布广泛，约占国土面积的53%，诸多大型项目修建于季冻区，而冻融循环是一个非常复杂的过程，现场试验尤为复杂，利用室内实验对冻融循环的相关问题进行研究是目前的主要研究手段，为了更好的研究冻融循环问题，诸多学者进行了不懈的研究，一开始是三维冻结，直接将试样放入冰箱或低温箱内，待试样冻结融化后进行试验，然后随着研究进行发现，三维冻结在填方路堤是存在的，但单向冻结也是普遍存在的，因此，出现了单向冻结装置；在研究深入的同时，发现虽然不补水冻结系统在自然界存在，但自然界冻结过程普遍有水分补给迁移，即使某些情况下可忽略这种补水影响，单向冻结的补水系统仍然是自然界冻结的主要方式，就补水来分类，常用的单向冻融循环系统就有两种，即闭式系统和开放补水系统，传统的闭式系统的主要弊端就无水分补给，在自然界存在较少；而开放系统则是试验试样直接与外接水源相连接，这就导致试样快速吸水饱和，承载能力下降而破坏，这种情况也较少，道路路基的破坏只有少数的是道路冻融过程中翻浆，较为常见的破坏是路基沉陷造成，而这种情况路基在冻融过程中吸收少量水分，闭水系统和开放系统均无法真实反映，在这种试验条件下所得到的试验规律也不能切实的代表普遍情况，一种单向冻融自然补水装置直接反映普遍的季冻区路基冻融方式，将装置置于冰箱或者在上端连接降温系统，可在模拟单向冻融的同时，保证试验试样直接从土中吸收水分，几乎可以反映自然界普遍冻融方式，且制作方便、成本低、操作简单。

发明内容：

本发明的目的是提供一种单向冻融自然补水装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种单向冻融自然补水装置，其组成包括：补水土层，所述的补水土层放置在补水箱中，所述的补水箱四周及底部具有保温材料，所述的补水箱上部具有顶板，所述的顶板中心开有试验试样放置孔，在所述的试验试样放置孔内放置有试验试样，所述的试验试样放置时，其外部包裹有胶皮膜，在所述的补水土层放置试验试样的位置处还放置有滤纸，所述的试验试样外套的胶皮膜开口处安放在滤纸上，在所述的滤纸下部还具有试样温度传感器，所述的顶板的上部具有降温室，所述的降温室的外部同样具有保温材料，所述的降温室具有循环管，所述的循环管连接低温箱，所述的降温室内具有降温室温度传感器。

所述的单向冻融自然补水装置，所述的顶板的材质为保温材料，所述的胶皮膜使试验试样上部封闭、下部开放，所述的试件温度传感器和所述的降温室温度传感器通过导线连接温度采集器，所述的补水箱的保温材料与顶板连接时采用聚氨酯泡沫填充剂，所述的试验试样放置孔与胶皮膜连接时采用聚氨酯泡沫填充剂，所述的降温室的外部的保温材料与顶板连接时同样采用聚氨酯泡沫填充剂。

所述的单向冻融自然补水装置，所述的顶板结构，测试之前要将土试样置于孔洞内固定，试样下部要突出一小部分以更好的和下部补水土层相连接。

所述的单向冻融自然补水装置，所述的补水土层，由于试样下部突出一小部分，所以要将补水土层与试样连接部分适当做松软一些，以防止试样被压坏。