[实用新型]一种土体冻胀观测装置

说明书

本实用新型公开了一种土体冻胀观测装置，属于土木工程技术领域。一种土体冻胀观测装置，包括：两端开口的透明罐体、上顶板以及下底板，上顶板和下底板分别设置于罐体上下两端，罐体、上顶板以及下底板通过固定装置可拆卸连接；罐体沿轴线划分为多块罐体部件；固定装置包括上固定环、下固定环以及连接上固定环和下固定环的固定杆；罐体的上端和上顶板置于上固定环内，罐体的下端和下底板置于下固定环内。本实用新型通过可拆卸的上固定环和下固定环将上顶板、下底板和罐体进行固定，在实验完成后，方便将罐体取出，而罐体由多块罐体部件组成，可以从侧向将罐体部件移开，从而保持冻结后的土样的完整性。

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，具体涉及一种土体冻胀观测装置。

背景技术

冻土广泛分布于全球各地，其中我国更是世界第三大冻土国，我国的多年冻土面积约占国土面积的22％。冻土的存在对人类诸多工程及生产实践造成多方面影响，其中，冻胀破坏造成很多建筑物及构筑物的破坏，因而，土体的冻胀研究是冻土学研究中最为关键、核心的研究内容之一。

土体冻胀分为原位冻胀和由水分迁移所致的冻胀量两部分。其中，土体冻结时，土孔隙中的水分发生原位冻结，液态水直接相变为冰，体积膨胀，造成土体冻胀，这一部分冻胀量被称为原位冻胀；此外，土体冻结时，由于土体内部温度场的不均匀分布，液态水的能量状态差异驱动水分从未冻区迁移至已冻区，进而形成冰透镜体(分凝冰)，造成土体体积膨胀，这一部分冻胀量是冻土冻胀的最主要组成部分。

然而受制于技术手段的缺乏，冻胀过程的观测以及冻胀后土体的取样一直是一个限制冻胀研究的难题。在以往的研究中，通常使用单向冻结的方式来研究土体的冻胀、利用位移计读取冻胀量的变化情况、试验结束后再利用加载轴压的方式将冻结后土体压出并烘干计算含水率的分布情况。然而实际上，首先，通过位移计只能得到包括原位冻胀和水分迁移所致的冻胀在内的总冻胀量，却无法单独得知原位冻胀量和冰透镜体生长引起的冻胀量分别是多少；另一方面，无法直观的观测到土体冻胀过程，难以对引起冻胀的分凝冰成层过程进行量化研究；此外，以往的取样方法过于粗糙，而且在对土样进行加载试压的过程中，会造成土体内部结构、液态水分布、冰晶体、以及分凝冰的分布状况的破坏，因而无法得到冻结后原始状态的土样。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种土体冻胀观测装置，以解决现有土体冻胀实验土体取样方法粗糙导致无法得到冻结后原始状态土样的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种土体冻胀观测装置，包括：两端开口的透明罐体、上顶板以及下底板，上顶板和下底板分别设置于罐体上下两端，罐体、上顶板以及下底板通过固定装置可拆卸连接；罐体沿轴线划分为多块罐体部件；固定装置包括上固定环、下固定环以及连接上固定环和下固定环的固定杆；罐体的上端和上顶板置于上固定环内，罐体的下端和下底板置于下固定环内。

本实用新型的上顶板和下底板可以为罐体内的土体降温，使土体达到设定的温度。罐体的两端分别置于上固定环和下固定环中，由上固定环和下固定环分别对罐体进行固定，此外，上顶板置于上固定环中，由上固定环进行固定，下底板置于下固定环中，由下固定环进行固定。上顶板与下底板分别与冷浴装置连接，共同为罐体内的土体进行降温。在完成实验后，将上顶板移除并将固定装置拆卸，实验土体随罐体置于下底板上，由于罐体为多块弧面曲面罐体，可以将弧面曲面罐体直接侧向移开，即可得到冻结后的完整原始状态土样。

此外，透明材质的罐体可以在实验过程中观察土体的冻胀过程，还可以在实验后取出冻结后的土样时，观察土样在取出过程中是否被破坏，从而避免得到破坏后的土样。

进一步地，上述上顶板设有贯穿上顶板的位移计。

本实用新型的位移计用以读取土体的总冻胀量。

进一步地，上述罐体部件的外侧壁设有刻度线。