[发明专利]一种用于实时模拟土体冻融过程的三样品联动冻融试验系统

说明书

本发明涉及一种用于实时模拟土体冻融循环过程的三样品联动冻融试验系统，试验箱体由工作室、制冷机组、空调送风装置、控制系统、安全保护系统四大部分组成；补水系统实时监测和观察试样冻融过程中水分的变化和孔隙水压力的状态；冷源循环槽系统由冷浴槽采用抽屉式布局构成的整体式结构；制冷系统采用高精度温湿度控制系统，有效、安全地保护制冷系统运行；空气调节系统控制系统自动达到动态平衡，并实现温度变化的目的；电气测控系统保证系统的自动化程度，由人机交互界面呈现试验过程中的重要参数；安全保护系统实时保护系统安全运行。本发明具有实时高效、安全稳定、自动化、节能方便、模拟过程简单、稳定可靠以及精度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种用于实时模拟土体冻融过程的三样品联动冻融试验系统，具体是指提供模拟土体冻融循环的试验系统。利用本试验系统可快速完成对试验土样冻融循环的模拟，同时可以测量不同冻结层的温度、冻融下沉量、冻胀量等，并结合系统研制的补水测试装置用于测定土样冻融过程中孔隙水压力的变化，是模拟土体冻融循环试验的一种有效的试验系统。

背景技术

冻融循环作为土体温度变化的一种具体形式，对寒区土体的结构性有着强烈的影响，造成土体的冻胀和融沉，给寒区工程建设带来了极大的危害。无论在广大的季节冻土区，还是多年冻土区的上部活动层，土体随着季节更替和昼夜温差而经受着反复的冻融作用，冻融循环可以被理解为一种特殊的强风化作用，改变着土的物理力学性质。

在室内，一般采用开放系统单向冻融试验来模拟现场土样的冻融过程。在开放系统单向冻融过程中，一般只采用单个试样进行冻融过程的模拟。为了模拟多个土样冻融过程不同时刻，不同初始条件以及不同温度下的变化情况，采用的室内单样冻融模拟试验，既耗费时间和人力，浪费能源，又不能方便、快捷地做严格的平行试验。

因此，对于模拟土样的冻融试验，要确保试验的成功及快速高效地完成，目前亟需一种稳定、可靠、方便、控制精度高以及节能的试验装置系统。

发明内容

鉴于上述，本发明目的旨在提供一种稳定、可靠、使用方便、控制精度高以及节能的、用于实时模拟土体冻融循环过程的试验装置。

本发明目的是采用以下技术方案来实现：

一种用于实时模拟土体冻融过程的三样品联动冻融试验系统，包括试验箱体、补水系统、冷源循环槽系统、制冷系统、空气调节系统、电气测控系统和安全保护系统；其特征在于：

a. 试验箱体由工作室、制冷机组、空调送风装置、人机界面控制系统、安全保护系统五大部分组成，工作室包括保温箱体和工作门，所述工作室能够同时容纳三个试样进行冻融试验，三个试样放置室内的底座上，位移传感器位于试样的上方，孔隙水压力探头和温度探头埋置在试样内；工作室保温箱体内胆采用不锈钢材料，外壳为冷轧钢板加静电喷塑保护，内胆和外壳之间采用一次性发泡保温；工作门中部可视窗为镶嵌防凝露中控玻璃观察窗；制冷机组安装在机械室内，用于三个试样装置底板冷浴槽和顶板冷浴槽控温；空调送风装置采用风冷凝器前进风，后出风，保持箱体温度恒定；所述人机界面控制系统，将控制器与累时器安置于一次成型的控制面板上，实现方便的人机操作；所述安全保护系统安置超温保护设定器，实时监测仪器的安全状态；

b. 补水系统由箱体外壁设置的补水支架的马缪特瓶和内部补水装置组成，放置于补水支架上的马缪特瓶，上端与压力传感器相连，下端与系统内部补水装置相连；

c. 冷源循环槽系统为一个三样品联用底板冷浴槽和三个顶板冷浴槽，四个单独的冷浴槽采用抽屉式布局构成的整体式结构；四个冷浴槽中的一个为试样装置底板冷浴槽控温，三个为试样装置顶板冷浴槽控温，均安装于试验箱体的后面；所述的冷浴槽安装全封闭磁力驱动循环泵，外壁材料采用冷轧钢板，表面静电喷塑处理，内壁材料采用进口不锈钢板；