[发明专利]一种可控温土体冻胀试验装置

说明书

本发明公开了一种可控温土体冻胀试验装置,克服无法充分模拟土体野外冻胀的问题，其包括试验箱体(1)、环境温度控制系统、土体温度监测系统、信息采集系统(14)与计算机(15)。试验箱体(1)包括主箱体与土体试样筒(2)，主箱体内设置隔板(12)；土体试样筒(2)包括上顶板(3)、下底板(4)与筒体(5)；环境温度控制系统的2套制冷/热装置(13)和上顶板(3)与下底板(4)的上循环液管(9)与下循环液管(10)连接，土体温度监测系统的4个插入式温度传感器(11)插入筒体(5)内土体样品中，4个插入式温度传感器(11)的信息终端与信息采集系统(14)线连接；信息采集系统(14)与计算机(15)连接。

技术领域

本发明涉及一种属于岩土工程试验仪器技术领域的试验装置，更确切地说，本发明涉及一种可控温土体冻胀试验装置。

背景技术

冻土在冻胀作用下其性能特征变化一直是冻土研究的难点所在，其主要原因在于室内试验条件达不到实际要求，无法保证小误差地恒温控制，且无法实现小温度梯度改变冻结温度，从而造成试验的耗时长，试验结果误差较大，当设备在温度达到要求时，不能够准确的保证恒温效果，且试验箱外部环境变化对试验箱内温度影响较大。传统试验方法一般是首先在一般冻融循环箱内设置某一温度，然后将试件直接放入冻融循环箱内，进行冻结，但外部环境温度的变化对于冻融循环箱内温度影响较大，且冻融循环箱内采用气冷对试件进行冻结，导致试件受冻不均，且最后冻结温度与预想冻结温度误差较大。

土体的冻胀是一个非常复杂的过程，它伴随物理、物理化学、力学的现象和子过程，最主要的包括水分、热量的传输、水分相变和盐分的积聚过程。我国是世界上第三冻土大国，多年冻土面积2.15×106km2，季节冻土面积5.14×106km2。

冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，冻融过程中伴随着水分和盐分的积聚，进而造成季节性冻土产生冻胀和融沉现象，并对冻土区的修筑工程和道桥工程造成一定程度的破坏，冻胀问题严重困扰着严寒地区冻土地基上构筑物的使用情况，文献资料表明，冻胀破坏使冻土区公路寿命缩短50％，且大大增加了养护费用。

冻胀条件下土体物理特性的变化特征的研究是冻土工程、冻土农业、陆地水循环等领域的重要内容。其研究主要是通过室内模拟和室外定点监测两种途径得以实现，又由于室外监测费用较高，重复性差，因此国内对冻土物理性质的测定大多选用室内模拟的方式进行。

现有国内冻胀试验装置具有如下特征，首先是装置功能较单一，很多冻土试验装置只能测定一个或两个指标。其次是装置大多不能很好的模拟土体野外冻结过程，有的研究单位直接将土柱放入冰箱，土体从四周向中心冻结，与实际野外自上而下的降温过程不符。有的试验装置土柱过细，土柱直径还不到10cm，管壁有外向内影响土体冻结过程，也与野外实际存在很大差异。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的无法充分模拟土体野外冻胀问题，提供了一种可控温土体冻胀试验装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种可控温土体冻胀试验装置包括试验箱体、环境温度控制系统、土体温度监测系统、信息采集系统与计算机；

所述的试验箱体包括长方体形的主箱体与土体试样筒，主箱体的内部水平地设置有隔板；

所述的土体试样筒为圆柱形的壳体结构件，土体试样筒包括上顶板、下底板与筒体；土体试样筒通过下底板固定在试验箱体中部的隔板上；