[发明专利]恒压自循环冻胀试验系统

说明书

技术领域

本发明属于土体试验技术领域，特别涉及一种恒压自循环冻胀试验系统。

背景技术

土体冻胀和盐胀是由土中水成冰和盐晶析出引起体积膨胀的现象。冻土和盐渍土地区的工程构筑物都会由于土体的冻胀和盐胀而遭受破坏。因此，深入开展土体冻胀和盐胀机理的研究势在必行。

土工试验方法标准(GB/T 50123-1999)中的冻胀试验机类型因结构形式简单，而在土体冻胀量的测定方面被广泛采用，但该类型试验机也存在着明显的不足，即其供水系统为具有一定高度的封闭塑料管，试验过程中水压会随水位的改变而改变，势必会对试验结果产生影响，事实证明当塑料管中水位较高时，还容易导致水四处溢流；若其供水系统为自来水补给，因试验周期长必然导致水资源的浪费，且不能用于地下水为卤水情况的试验模拟，以至于无法开展盐渍土冻胀试验研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种恒压自循环冻胀试验系统，既可在实验室内模拟素土与盐渍土在低温环境下吸水冻胀变形试验，又能够保证试验过程中水压的恒定以及试验用水循环利用。

为解决上述技术问题，本发明所提供的恒压自循环冻胀试验系统包括冻胀试验分系统和水压控制分系统，所述冻胀试验分系统包括试验箱体以及控制器模块，所述试验箱体内设置有用于盛装土样的试样盒；所述试验箱体内还设置有温度检测装置、制冷装置、位移检测装置以及压力装置，所述位移检测装置用于检测土样的变形量，所述压力装置用于模拟土样上部荷载；所述温度检测装置、制冷装置、位移检测装置均与所述控制器模块连接；所述试验箱体内还设置有底座，所述底座上设置有保水池，所述试样盒放置于所述保水池中，所述试样盒的底面为具有一定厚度的带孔垫板；所述水压控制分系统包括贮水池和主动输水装置，所述贮水池通过管道向所述保水池供水，所述主动输水装置用于向所述贮水池内输水；所述底座上还开设有排水口，所述保水池超过一定位置的水由所述排水口排出。

在上述技术方案中，土样放置于试样盒中。通过主动输水装置向贮水池内输水，能够保持贮水池内的水量的稳定，因而通过调节贮水池的高度，能够将保水池中的水维持在一定量，而保水池中的水通过带孔垫板供土样吸收，即带孔垫板中的水量水压也是稳定的，因而能够保持向土样供水压力的稳定。由于底座设置有排水口，因而既能够进一步保持带孔垫板中的水位的稳定，也就是进一步保持向土样供水压力的稳定，又能够防止出现水四处溢流。在控制器模块的控制作用下，通过温度检测装置检测试验箱体内的试验温度，温度检测数据传输至控制器模块，并由控制器模块控制制冷装置将试验箱体内的温度控制在设定的范围或者数值或者按照设定进行温度变换，保证了试验温度的准确性和稳定性。通过位移检测装置能够实时、准确地检测土样在冻胀试验过程中的变形量，通过压力装置能够模拟土样上部荷载。上述技术方案操作简便，使得在实验室内即可模拟素土与盐渍土在低温环境下吸水冻胀变形试验，同时又能够保证试验过程中水压的恒定，因而能够提高试验的准确性。本发明除了可以完成地下水为淡水时的土体吸水冻胀试验外，还可以通过在贮水池中盛装盐溶液等来模拟特殊条件下(如盐渍土)的土样冻胀量测量，了解盐渍土等在冻胀作用下体积的变化规律、水盐迁移变化规律，为盐渍土冻胀性的研究提供了一种新的试验工具，具有很好的科研和实用价值，适用范围更加广泛。

作为改进，所述制冷装置包括轻制冷模块和重制冷模块，从而能够进行不同温度条件下的冻胀模拟试验。

作为改进，所述试样盒的顶面可上下活动，所述位移检测装置用于检测所述顶面的活动数据，从而能够准确检测土样在冻胀试验过程中竖直方向上的变形量，进一步提高试验的准确性，且这种检测方式更加简便易行。

作为改进，所述试样盒的顶面可上下活动，所述压力装置作用于所述试样盒顶面，从而能够准确模拟上部荷载，进一步提高试验的准确性，且这种模拟方式更加简便易行。

作为改进，所述压力装置的压力源为可更换的砝码，从而能够进行压力变化，进一步提高了本发明试验的准确性以及多功能性。

作为改进，所述试验箱体和/或试样盒为保温箱体和/或保温盒，有利于进一步提高试验温度的稳定性，从而提高试验准确性。