[实用新型]一种用于测定单管冻结的冻胀量与冻结力试验装置

说明书

本实用新型公开了一种用于测定单管冻结的冻胀量与冻结力试验装置，包括填充有土样的试样箱，在土样中心位置处埋设有单管冻结元件，单管冻结元件与制冷单元连通，试样箱底部与补水单元连通，土样与温度采集单元相连，土样与用于测量单管冻结的冻胀量与冻结力的测量单元相连。本实用新型本实用新型有效测定单管冻结元件冻结过程中土样冻胀量和冻胀力的大小，能够精确的测定单管冻结元件冻结情况下土样冻胀量和冻胀力的情况，进而推断得到人工冻结多管情况下土样冻胀量和冻胀力的变化情况。本实用新型适用岩土工程技术领域。

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，具体地说，涉及一种用于测定单管冻结的冻胀量与冻结力试验装置。

背景技术

近年来，随着中国经济的蓬勃发展，国家在人工冻结地层冻结技术方面也得到大力发展，地下空间的开发和利用逐渐成为主流趋势，冻结法作为应用地下空间开发的一种加固方法，具有显著的技术优势和经济优势。

如今，冻结法在矿山、隧道和基础工程等领域也得到了广泛的应用，工程上人工冻结技术是采用低温盐溶液作为冷媒，在土体中埋的管道内循环，吸收土体热量使土体冻结，达到加固、稳定岩土体和隔绝地下水的目的。实际的冻结工程都是靠多个冻结管来形成冻土壁的，由于影响多管冻结冻胀的因素众多，研究非常复杂，单管冻结冻胀是研究多管冻结冻胀研究的基础，然而至今仍未求得解析，也尚未有人对单管冻结冻胀进行系统、全面的研究，我国科研人员对人工冻结法冻胀的研究方法主要分为四类，即解析法、数值模拟法、模型实验法和现场试测法，以求将冻胀控制在可容许的范围内。对于人工冻结冻胀现象的研究，目前还有很大的不足，现有的技术不能模拟多种土质的土体在不同冻结温度下的单管冻结冻胀的变化过程，以至于在工程实际中将冻胀控制在可容许范围内非常困难。

实用新型内容

本实用新型提供一种测定单管冻结的冻胀量与冻结力实验装置，解决了现有技术中不能模拟多种土质的土体在不同冻结温度下的单管冻结冻胀的变化过程，以至于在工程实际中将冻胀控制在可容许范围内非常困难的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于测定单管冻结的冻胀量与冻结力试验装置，关键点在于：包括装填充有土样的试样箱，于所述土样中心位置处埋设有单管冻结元件，所述单管冻结元件与制冷单元连通，所述试样箱底部与补水单元连通，所述土样与温度采集单元相连，所述土样与用于测量单管冻结的冻胀量与冻结力的测量单元相连。

进一步的，所述测量单元包括并排设置的位移计元件和测力计元件，所述试样箱上部可拆卸连接有试样箱顶盖，于所述土样顶面上铺设有盖板，所述位移计元件和测力计元件垂直并贯穿所述试样箱顶盖并与所述盖板抵接，所述位移计元件和测力计元件与所述试样箱顶盖滑动连接。

进一步的，所述位移计元件和所述测力计元件分别与盖板抵接的端面为圆弧面，于所述盖板上且分别与位移计元件和测力计元件相对应处开设有相适配的弧形凹槽。

进一步的，于所述位移计元件上套接有两个第一卡箍，且试样箱顶盖位于两第一卡箍之间，且两第一卡箍的距离大于顶盖的厚度。

进一步的，于所述测力计元件上套接有两个第二卡箍，且试样箱顶盖位于两第二卡箍之间，且两第二卡箍的距离大于顶盖的厚度。

进一步的，于所述试样箱底部铺设有粗砂层，所述土样铺设于所述粗砂层上，于所述粗砂层和所述土样之间设有过滤网。

进一步的，所述补水单元包括与粗砂层连通的补水瓶，所述补水瓶与所述粗砂层连通的通水管上安装有止水阀。

进一步的，于所述单管冻结元件内腔并列设有进液管和出液管，所述单管冻结元件通过所述进液管和出液管连通制冷单元，以构成闭合的循环回路。

进一步的，所述试样箱与所述试样箱顶盖间设有密封圈。