[发明专利]一种可区分盐渍土冻胀量与盐胀量的联合测定装置

说明书

本发明公开了一种可区分盐渍土冻胀量与盐胀量的联合测定装置，所述装置包括试样封装系统、制冷系统、温控系统、雷达测距系统和数据采集系统。所述试样封装系统用以封装待测土样。所述制冷系统用于模拟外界气温降低对土样的冻结作用。所述温控系统用于实现试验箱内温度的实时调控。所述雷达测距系统用于捕获滴定管液面的高程变化。所述数据采集系统用于收集、存储、输出所测土样的冻胀、盐胀参数。本装置可自动、连续、准确地获取待测土样的净胀量和温度参数，并首次基于冻结过程土体温度的变化规律，实现对冻胀与盐胀的区分，具有观测便利、原理明晰、实用性强等优点。

技术领域

本发明涉及盐渍土盐胀量、冻胀量测量技术领域，尤其涉及一种可区分盐渍土冻胀量及盐胀量的联合测定装置。

背景技术

盐渍土广泛分布于我国西部内陆以及东部黄海、渤海一带，由于盐渍土中含有一定数量的易溶盐，在一定条件下容易产生盐胀、翻浆、腐蚀等各种工程病害。以硫酸盐渍土为例，在温度降低或者失水的情况下，硫酸钠会从其液相中析出，生成芒硝晶体，体积增大为无水硫酸钠的3.1倍，进而引起土体的鼓胀、起包，导致土体结构疏松、强度下降等盐胀现象。当土体温度降低到一定程度，冰晶体会析出，导致液相总体积增大9％，称为冻胀现象。硫酸钠的溶解度随着温度降低而减小，同时冻胀引起的液态水分损失会增加土-水系统孔隙溶液的电解质浓度，进一步促进了盐胀发生。盐渍土的冻胀和盐胀对温度变化表现得较为敏感，其造成的冻胀盐胀、融沉等不均匀变形严重影响着工程构筑物的正常修筑、运营及维养护。

要解决盐渍土的盐胀及冻胀危害，首先应从盐胀与冻胀的机理出发，区分温度作用下盐渍土盐胀量与冻胀量的大小，根据两者的权重确立主要治理目标，从而采取高效防治措施。目前，对于盐渍土总胀量的观测手段主要来自于硫酸盐渍土盐胀性室内试验，然而这种试验方法过于依靠人为观察滴定管液面高程的变化，总胀量的测定容易受到读数误差的影响，且无法获得连续的读数，因此存在较多弊端。再者，对于观测到的总胀量，尚缺乏具体方法对盐胀与冻胀作以区分，无法进一步指导盐胀与冻胀的灾害防治。

因此，如何进一步完善盐渍土盐胀、冻胀相关试验仪器的功能，提高总胀量的测量精度，并从盐胀及冻胀的机理出发，获取分离盐胀量与冻胀量的具体方法，最终为盐渍土的灾害治理提供技术支撑，成为发展新型盐胀试验仪器的主要方向之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种可区分盐渍土冻胀量及盐胀量的联合测定装置，所述装置包括试样封装系统、制冷系统、温控系统、雷达测距系统和数据采集系统。所述试样封装系统由广口瓶、氯化钙溶液、泡沫瓶塞、滴定管等组成，用以封装待测土样，为土样的冻胀和盐胀提供发生装置和可视化条件。所述制冷系统由压缩机、冷凝管、干燥过滤器、毛细管、蒸发器、储液器等组成，用于换热制冷，模拟外界温度降低对土样的冻结作用。所述温控系统由温控器、智能显示屏和照明装置等组成，用于操纵制冷系统，以实现试验箱内温度的实时调控。所述雷达测距系统由光源、调制器、光接收器、光电转换器、相位器等组成，用于实时监测滴定管内液面的高程变化。所述数据采集系统由数据采集仪、数据传输线路和显示器组成，用于采集试验过程中各观测点的数值信号。本装置可自动、连续、准确地获取待测土样的净胀量和温度两个参数，并首次基于冻结过程土体温度的变化规律，实现对冻胀与盐胀的区分，具有观测便利、原理明晰、实用性强等优点。

进一步地，所述的一种可区分盐渍土冻胀量与盐胀量的联合测定装置，所述试样封装系统包括滴定装置A、B和测温装置。其特征在于，所述滴定装置A包括待测试样、环刀、橡皮膜、广口瓶、氯化钙溶液、泡沫瓶塞、密封胶袋、滴定管、宽扎带。其特征在于，所述待测试样装入环刀中，确保试样两端与环刀口平齐，整体由具有弹性的透明橡皮膜密封包裹，并使用宽扎带将其两端束紧。主要作用是利用降温过程橡皮膜体积的弹性扩张，继而将试样的总胀量等效反映于滴定管的液面高程上，再由后续的雷达测距系统精确测定冻胀量及盐胀量。

更进一步地，所述的一种可区分盐渍土冻胀量与盐胀量的联合测定装置，所述密封包裹后的环刀样最终置于广口瓶内部，广口瓶内部充满了氯化钙溶液。