CN105352989A - 一种土工冻土冻胀试验机 - Google Patents

一种土工冻土冻胀试验机 Download PDF

Info

Publication number
CN105352989A
CN105352989A CN201510702773.9A CN201510702773A CN105352989A CN 105352989 A CN105352989 A CN 105352989A CN 201510702773 A CN201510702773 A CN 201510702773A CN 105352989 A CN105352989 A CN 105352989A
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic glass
glass cylinder
frozen soil
base plate
top board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510702773.9A
Other languages
English (en)
Inventor
解海旺
李辉
代飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TIANJIN GANGYUAN STEEL-PIPE Co Ltd
Original Assignee
TIANJIN GANGYUAN STEEL-PIPE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TIANJIN GANGYUAN STEEL-PIPE Co Ltd filed Critical TIANJIN GANGYUAN STEEL-PIPE Co Ltd
Priority to CN201510702773.9A priority Critical patent/CN105352989A/zh
Publication of CN105352989A publication Critical patent/CN105352989A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means

Abstract

本发明公开了一种土工冻土冻胀试验机，包括保温箱；所述保温箱包括第一保温腔室和第二保温腔室；所述第一保温腔室内壁上设置有加热装置和制冷装置；所述第一保温腔室内安装有底板上，所述有机玻璃筒设置在底板上；所述有机玻璃筒上端设置有顶板，在顶板上设置有加压装置；所述顶板内设置有多个水槽，水槽通过正温循环液进出管线连接外接冷水浴；所述有机玻璃筒内设置有压力传感器；通过荷载传感器与量筒的结合，来测定试验过程中吸水量和排水量的数据采集，荷载传感器可以很好的检测到水量变化，并通过数据采集器显示出来，通过仪表存储数据，这样就可以获得冻土在冻融过程中吸水量和排水量的实时变化。

Description

一种土工冻土冻胀试验机
技术领域
本发明涉及土壤冻融测试系统，是一种自动检测季节性冻土和深部土壤在冻融过程中的温度、水分、压力、位移四者之间相互影响、相互关系的测试设备领域，具体为一种土工冻土冻胀试验机。
背景技术
季节性冻土，就是指地表层冬季冻结、夏季全部融化的土(岩)，包括季节冻结层和季节融化层(也称活动层)。季节冻结层冬天形成时，随冻结锋面自上而下移动，土中水分向冻结锋面迁移并发生聚冰作用(见)，冰层及冰透镜体主要集中在最大冻结深度的2/3～1/2部位。冻结后的土体体积增大，由此产生的冻胀可使各类建筑物产生变形和破坏。季节融化层的冻结有两个方向，一是自地表往下，一是自多年冻土上限往上。由于水分向两个冻结面迁移，因此季节融化层冻结后的聚冰现象及水分的重新分布与季节冻结层不同，在季节融化层上部1/3处及冻土上限附近冰层和冰透镜体较为集中。夏天季节冻结层和季节融化层融化时，由于冰层及冰透镜体分布的不均匀，形成土层不均匀沉降是导致各类建筑物变形和破坏的重要原因。
深部冻土是指所处地层深度较深，其物理力学特性与目前岩土工程所研究的浅表层土体的力学特性之间存在较大的差异，无法用目前的土工力学理论来分析研究深部冻土的力学特性。
人们为了开采地下资源、修地铁、建设铁路公路、建水电站等，就要了解季节冻土和深部图层的物理特性，针对其特有的物理特性采用特殊的施工方法进行施工。目前来说，我国在东北地区、西北地区的基础建设过程中，已经较为成熟的掌握了季节性冻土的研究。而在深部冻土开挖过程中，常用的方法是人工冻结施工技术，通过制冷方式将低温冷媒送入具有一定含水量的土层中，使地层中的水与周围土颗粒发生冻结，形成高强度、弹模大、抗渗效果好的冻结壁，再在冻结壁的保护下进行内部开挖和永久支护结构的施工，待施工完成后做解冻处理。所以，冻结壁的强度问题是影响后续施工的关键。之前人们研究深层冻土物理特性式，均为人为设置一下条件下，但是并没有考虑到深部土壤的地压因素，土工土工冻土冻胀试验机的研制则考虑到了地压的模拟，可以更为真实的反应在地压值不同的情况下的冻土物理特性以及地压与冻土物理特性之间的关系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土工冻土冻胀试验机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土工冻土冻胀试验机，包括保温箱；所述保温箱包括第一保温腔室和第二保温腔室；
所述第一保温腔室内壁上设置有加热装置和制冷装置；所述第一保温腔室内安装有底板上，所述有机玻璃筒设置在底板上；所述机玻璃筒内设置有第一滤纸层和第二滤纸层；所述有机玻璃筒上端设置有顶板，在顶板上设置有加压装置；所述顶板内设置有多个水槽，水槽通过正温循环液进出管线连接外接冷水浴；所述有机玻璃筒内设置有压力传感器；所述顶板上设置有位移传感器，且位移传感器探头设置在位于有机玻璃筒内试件内部；所述底板底端开设有多个凹槽，凹槽通过负温循环液进出管线连接外接冷水浴，橡胶管连接凹槽和连接板上的量筒；所述量筒下端设置有载荷传感器；所述载荷传感器通过导线连接荷载接受显示器；所述底板上连接有压力平衡管。
进一步，所述有机玻璃筒设置在固定筒内，且在固定筒与有机玻璃筒之间设置有保温层。
进一步，所述机玻璃筒与底板之间设置有O型密封圈。
进一步，所述连接板在第二保温腔室内壁上设置有两个。
进一步，所述荷载接受显示器设置在第二保温腔室内。
进一步，所述有机玻璃筒侧端还设置有多个温度传感器，且温度传感器在有机玻璃筒周围间隔1cm设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该土工冻土冻胀试验机，
1.利用高强度有机玻璃筒的强度高、导热差的特点，可以提供可靠的性能保障，又可以减轻恒温箱内试验环境温度对试验过程的影响。顶板上开有孔，将压力传感器放置在试样与顶板之间，压力传感器引线从小孔引出连接到控制面板的数据采集显示器，小孔要用密封胶密封好。底座与有机玻璃筒的密封由O型圈来保证。顶板和底板分别接外部冷水浴，使顶板底板能够提供稳定的温度梯度环境；底板上连通压力平衡管，橡胶管连通底板和量筒，即与外界水源连接，可以确保试验机在压力平衡的情况下确保试样吸水、排水畅通。
2，有机玻璃筒周测每隔1cm有一个温度传感器，可以实时检测试验过程中试件温度梯度的参数变化。
3，加压装置可以根据不同的地理环境和模拟不同土壤深度的地压，通过压力传感器实时检测压力大小，并通过控制面板上的数据采集显示器实时显示出来。
4，可以通过荷载传感器与量筒的结合，来测定试验过程中吸水量和排水量的数据采集，荷载传感器可以很好的检测到水量变化，并通过数据采集器显示出来，通过仪表存储数据，这样就可以获得冻土在冻融过程中吸水量和排水量的实时变化。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
附图标记中：加压装置1；顶板2；水槽211；第一滤纸层3；正温循环液进出管线4；有机玻璃筒5；保温层6；固定筒7；第二滤纸层8；加热装置9；O型密封圈10；保温箱11；负温循环液进出管线12；底板13；凹槽131；橡胶管14；压力平衡管15；荷载接受显示器16；连接板17；载荷传感器18；量筒19；制冷装置20；水槽211；压力传感器22；位移传感器23；第一保温腔室A；第二保温腔室B。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种土工冻土冻胀试验机，包括保温箱11；所述保温箱11包括第一保温腔室A和第二保温腔室B；
所述第一保温腔室A内壁上设置有加热装置9和制冷装置20；所述第一保温腔室A内安装有底板13上，所述有机玻璃筒5设置在底板13上；所述有机玻璃筒5内设置有第一滤纸层3和第二滤纸层8；所述有机玻璃筒5上端设置有顶板2，在顶板2上设置有加压装置1；所述顶板2内设置有多个水槽211，水槽211通过正温循环液进出管线4连接外接冷水浴；所述顶板2上设置有位移传感器23，且位移传感器23探头设置在位于有机玻璃筒5内试件内部；所述底板13底端开设有多个凹槽131，凹槽131通过负温循环液进出管线12连接外接冷水浴，橡胶管14连接凹槽131和连接板17上的量筒19；所述量筒19下端设置有载荷传感器18；所述载荷传感器18通过导线连接荷载接受显示器16；所述底板13上连接有压力平衡管15。
进一步，所述有机玻璃筒5设置在固定筒7内，且在固定筒7与有机玻璃筒5之间设置有保温层6。
进一步，所述有机玻璃筒5侧端还设置有多个温度传感器21，且温度传感器21在有机玻璃筒5周围间隔1cm设置。
进一步，所述机玻璃筒5与底板13之间设置有0型密封圈10。
进一步，所述连接板17在第二保温腔室B内壁上设置有两个。
进一步，所述荷载接受显示器16设置在第二保温腔室B内。
本发明的作用原理为：有机玻璃筒5放置到底板13上，二者之间用0型密封圈10密封。底板13内部有凹槽131；冷水浴通过内部凹槽131循环，以保证底板13恒温；顶板2与另一个冷水浴连通，顶板2内部也有相应水槽与另一个冷水浴连接循环，确保顶板2恒温控制。压力平衡管15与底板13相连接，底板13与量量筒19底部孔用一根橡胶管连接，量筒19上方有孔与大气相通，量筒放置到载荷传感器18上。顶板2上方布置安装位移传感器23；压力传感器22的探头放置到试件内部，压力传感器22引线从顶板上的孔引出，孔用密封胶密封。有机玻璃筒5外侧为保温层6和固定筒7，为试验提供可靠性能保障。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种土工冻土冻胀试验机，包括保温箱；所述保温箱包括第一保温腔室和第二保温腔室；其特征在于：其特征在于：
所述第一保温腔室内壁上设置有加热装置和制冷装置；所述第一保温腔室内安装有底板上，所述有机玻璃筒设置在底板上；所述有机玻璃筒内设置有第一滤纸层和第二滤纸层；所述有机玻璃筒上端设置有顶板，在顶板上设置有加压装置；所述顶板内设置有多个水槽，水槽通过正温循环液进出管线连接外接冷水浴；所述有机玻璃筒内设置有压力传感器；所述顶板上设置有位移传感器，且位移传感器探头设置在位于有机玻璃筒内试件内部；所述底板底端开设有多个凹槽，凹槽通过负温循环液进出管线连接外接冷水浴，橡胶管连接凹槽和连接板上的量筒；所述量筒下端设置有载荷传感器；所述载荷传感器通过导线连接荷载接受显示器；所述底板上连接有压力平衡管。
2.根据权利要求1所述的一种土工冻土冻胀试验机，其特征在于：所述有机玻璃筒设置在固定筒内，且在固定筒与有机玻璃筒之间设置有保温层。
3.根据权利要求1所述的一种土工冻土冻胀试验机，其特征在于：所述机玻璃筒与底板之间设置有O型密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种土工冻土冻胀试验机，其特征在于：所述连接板在第二保温腔室内壁上设置有两个。
5.根据权利要求1所述的一种土工冻土冻胀试验机，其特征在于：所述荷载接受显示器设置在第二保温腔室内。
6.根据权利要求1所述的一种土工冻土冻胀试验机，其特征在于：所述有机玻璃筒侧端还设置有多个温度传感器，且温度传感器在有机玻璃筒周围间隔1cm设置。
CN201510702773.9A 2015-10-27 2015-10-27 一种土工冻土冻胀试验机 Pending CN105352989A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510702773.9A CN105352989A (zh) 2015-10-27 2015-10-27 一种土工冻土冻胀试验机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510702773.9A CN105352989A (zh) 2015-10-27 2015-10-27 一种土工冻土冻胀试验机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105352989A true CN105352989A (zh) 2016-02-24

Family

ID=55328995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510702773.9A Pending CN105352989A (zh) 2015-10-27 2015-10-27 一种土工冻土冻胀试验机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105352989A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106644653A (zh) * 2017-02-07 2017-05-10 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种冻土样品的制备和测量装置及其方法
CN108519405A (zh) * 2018-05-02 2018-09-11 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一套用于研究土体冻胀过程中力与变形关系的试验设备
CN109781957A (zh) * 2017-11-12 2019-05-21 兰州城市学院 一种土壤性能测试筒
CN112834556A (zh) * 2021-01-04 2021-05-25 北京中煤矿山工程有限公司 一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置
CN112946011A (zh) * 2021-03-10 2021-06-11 金陵科技学院 一种模拟双向冻结的土体有压补水冻融装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202216953U (zh) * 2011-09-21 2012-05-09 南京林业大学 基于热电制冷控制的土壤冻胀融沉试验仪
CN102520003A (zh) * 2011-11-29 2012-06-27 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 环境温度梯度式冻融过程试验装置
CN102590468A (zh) * 2011-11-29 2012-07-18 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 深部土冻融过程试验系统
KR101285327B1 (ko) * 2011-12-22 2013-07-11 한국건설기술연구원 토사의 동결시험장치
CN203688423U (zh) * 2014-02-24 2014-07-02 天津市港源试验仪器厂 一种一机两用型混凝土单边冻融试验机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202216953U (zh) * 2011-09-21 2012-05-09 南京林业大学 基于热电制冷控制的土壤冻胀融沉试验仪
CN102520003A (zh) * 2011-11-29 2012-06-27 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 环境温度梯度式冻融过程试验装置
CN102590468A (zh) * 2011-11-29 2012-07-18 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 深部土冻融过程试验系统
KR101285327B1 (ko) * 2011-12-22 2013-07-11 한국건설기술연구원 토사의 동결시험장치
CN203688423U (zh) * 2014-02-24 2014-07-02 天津市港源试验仪器厂 一种一机两用型混凝土单边冻融试验机

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106644653A (zh) * 2017-02-07 2017-05-10 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种冻土样品的制备和测量装置及其方法
CN109781957A (zh) * 2017-11-12 2019-05-21 兰州城市学院 一种土壤性能测试筒
CN108519405A (zh) * 2018-05-02 2018-09-11 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一套用于研究土体冻胀过程中力与变形关系的试验设备
CN112834556A (zh) * 2021-01-04 2021-05-25 北京中煤矿山工程有限公司 一种上方补水的恒压冻胀三轴试验装置
CN112946011A (zh) * 2021-03-10 2021-06-11 金陵科技学院 一种模拟双向冻结的土体有压补水冻融装置
CN112946011B (zh) * 2021-03-10 2023-02-10 金陵科技学院 一种模拟双向冻结的土体有压补水冻融装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105352989A (zh) 一种土工冻土冻胀试验机
CN101923085B (zh) 多功能公路土基冻融循环试验装置
CN104597222B (zh) 具有补水功能和冻胀测试功能的大型冻土模型试验系统
WO2019214007A1 (zh) 多参数动态采集的人工地层冻结的实验装置与实验方法
CN102590468B (zh) 深部土冻融过程试验系统
CN103091358B (zh) 地源热泵岩土热响应测试室内模型试验装置及其应用
CN106706697A (zh) 模拟地下水流动作用下预降温冻结法施工的模型试验装置
CN103969282A (zh) 一种研究冻融土温度场、水分迁移及变形规律试验装置
CN203824876U (zh) 一种用于模拟地下水渗流的实验装置
CN108951724B (zh) 能源桩试验监测系统及测试方法
CN109344547B (zh) 一种组合地层渗流作用下冻结法模型设计方法及装置
CN107725036B (zh) 一种地热资源抽采模拟实验装置
CN102735549A (zh) 多功能真三轴流固耦合压力室
CN102864793A (zh) 一种模拟多年冻土区水井保温或加热的试验装置
CN108266166B (zh) 一种裂缝性油藏波动采油微观射流增渗机制评价实验装置与方法
CN206052685U (zh) 螺纹冻结管
CN105239585A (zh) 一种深层地下空间的桩内冻结结构及施工方法
CN105239606A (zh) 一种深层地下空间的桩间冻结结构及施工方法
Zhao et al. Experiments and simulations of underground artificial freezing with the use of natural cold resources in cold regions
CN105908696A (zh) 一种基坑冻土挡墙装置及冻结方法
Dalla Santa et al. Relevance of computing freeze-thaw effects for borehole heat exchanger modelling: A comparative case study
CN105372284A (zh) 一种标准击实功下土体冻胀参数的测试装置及其测试方法
CN110847151B (zh) 一种冻结法修复隧道下穿空洞方法
CN109557128B (zh) 一种用于冻结施工的模拟试验箱
CN105952458A (zh) 一种盾构隧道端头半球形冻结壁加固结构及其施工方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160224