[实用新型]气冷式土体冻胀试验装置

说明书

本实用新型适用于土工试验技术领域，提供了一种气冷式土体冻胀试验装置，包括试样筒、冷风输出单元、用于监测土样竖直位移的位移监测单元、用于监测土样温度的温度监测单元、用于监测土样含水量的水分监测单元和用于为土样补充水分的补水单元，试样筒的顶端设有顶板，底端设有底板，冷风输出单元的冷气输出口穿过顶板位于试样筒内部的顶端，位移监测单元的测头穿过顶板和试样筒内部的土样表面接触，温度监测单元的探头穿过试样筒的侧壁位于土样的内部，水分监测单元的探头穿过试样筒的侧壁位于土样的内部，补水单元的出水口穿过底板位于试样筒的底端。解决试验与实际环境的冻胀发生条件不符造成土体冻胀试验结果不准确的问题。

技术领域

本实用新型属于土工试验技术领域，尤其涉及一种气冷式土体冻胀试验装置。

背景技术

中国分布着面积广大的季节性冻土和多年冻土，总计约占国土面积的70％。季节性冻土层和多年冻土上部的季节性活动层，都会在冬季发生冻结膨胀现象，而且在下年春季来临时产生融沉和翻浆等次生现象，进而引起地基上部构筑物的变形与破坏。对于土体的冻胀性而言，一方面是由于土体温度低于土水的冰点时，部分的原位水冻结，使得土体体积膨胀；另一方面土体中未冻结部分孔隙水在多种势梯度作用下向着冻结缘发生迁移，由此引起土体膨胀。因此，土体的冻胀性是一个由各类土性条件和环境条件影响的物理现象，具有极大不确定性和多样性。冻土工程在土木工程建设中占有十分重要的地位。

在冻土区工程建设中，针对不同的地基土类型及赋存环境，必须预先对地基土体的冻胀性进行专门试验与评价，以指导工程设计和进行构筑物稳定性预测。相应地，冻胀试验及试验装置是揭示土体冻胀性特征，进而指导与预测冻土工程稳定性的必要手段。

目前，土体冻胀试验的冷源形式普遍采用固体冷源，冷源与土样之间的传热方式为固体与固体之间的热传导。但是，自然环境中，土体冻胀实际上主要是由大气环境中冷风在地表流动而引起。在实际过程中，冷源为气体，冷源与土体之间的传热方式主要为固体与气体之间的热对流。试验与实际环境的冻胀发生条件不符，会造成土体冻胀试验结果不准确。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种气冷式土体冻胀试验装置，以解决现有技术中试验与实际环境的冻胀发生条件不符造成土体冻胀试验结果不准确的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气冷式土体冻胀试验装置，包括用于盛放土样的试样筒、用于提供冷气流的冷风输出单元、用于监测土样竖直位移的位移监测单元、用于监测土样温度的温度监测单元、用于监测土样含水量的水分监测单元和用于为土样补充水分的补水单元，所述试样筒的顶端设有顶板，底端设有底板，所述冷风输出单元的冷气输出口穿过所述顶板位于所述试样筒内部的顶端，所述位移监测单元的测头穿过所述顶板和所述试样筒内部的土样表面接触，所述温度监测单元的探头穿过所述试样筒的侧壁位于土样的内部，所述水分监测单元的探头穿过所述试样筒的侧壁位于土样的内部，所述补水单元的出水口穿过所述底板位于所述试样筒的底端。

进一步地，所述冷风输出单元包括制冷机、鼓风机和冷媒盘管，所述冷媒盘管的进口端通过冷媒连接管连接所述制冷机的出口端，所述冷媒盘管的出口端通过冷媒连接管连接所述制冷机的进口端，所述鼓风机的扇叶位于所述试样筒内部的顶端，所述冷媒盘管位于所述扇叶的正下方。

进一步地，所述位移监测单元为百分表，所述百分表的测头位于所述试样筒的内部，并与所述土样的表面接触。

进一步地，所述温度监测单元包括若干个温度传感器和温度采集仪，若干个温度传感器连接所述温度采集仪，所述试样筒的侧部设有若干个温度监测孔，每个温度传感器的探头穿过一个温度监测孔进入土样的内部。

进一步地，所述水分监测单元包括若干个水分传感器和水分采集仪，若干个水分传感器连接所述水分采集仪，所述试样筒的侧部设有若干个水分监测孔，每个水分传感器的探头穿过一个水分监测孔进入土样的内部。