CN107727467A - 一种高含冰量冻土试样制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高含冰量冻土试样制作方法包括，将水溶性物质和干土混合并进行分层压实以形成冻土制样，将冻土试样放入饱和器，所述饱和器包括分离孔，打开分离孔后，将冻土试样连同饱和器置于水流中，通过水流进出饱和器以溶解去除冻土试样中的水溶性物质，随着水溶性物质的溶解使得冻土试样中形成空腔，使得水流进入空腔中并填满空腔后关闭分离孔，然后将饱和器取出水流并放置在冷冻器中进行冷冻至预定时间，取出饱和器，并将冻土试样与饱和器分离得高含冰量冻土。由此，本发明除了冷冻阶段，其他阶段均可以在常温下进行，整个制作过程简单快捷，有利于规模化，且制作处的冻土试样具有非常高的含冰量，对其力学特性的研究具有很高的价值。

Description

一种高含冰量冻土试样制作方法
技术领域
本发明涉及一种冻土试制技术，特别涉及是一种高含冰量冻土试样制作方法。
背景技术
高含冰冻土是指含水量超过饱和含水量，且温度低于0℃的土体。青藏公路穿越的多年冻土中高含冰量(体积含冰量≥20％)冻土段占了全长的59％；青藏铁路穿越多年冻土区632km，其中有221km为高含冰量冻土区，高温、高含冰量冻土重叠路段为134km。在国内，大量的室内研究集中于低含冰量冻土，即为总含水量不超过饱和含水量或刚达到饱和值的冻土。在国外，早期就有少量关于高含冰冻土力学特性的报道，但对于高含冰冻土试样的制备方法描述很少，或无据可查。随着寒区公路、铁路，输油管线等工程建设的发展，越来越多的工程在建设过程中会触及到含冰(水)量较高的冻土，所以研究高含冰冻土的力学特性就显得越来越重要，而高含冰量冻土试样的制备可为开展高含冰冻土试验研究提供试样保证。
目前，高含冰量冻土试样的制作是在低温环境下完成，首先将水冻结成冰，再将冰破碎，用2mm粒径的筛子筛分，然后将冰晶与土混合，分层压实或一次性压实制样。要求整个过程需在低温条件下进行，而对于绝大多数研究单位不具备此条件，有必要探讨一种常温条件下高含冰量冻土的制样方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高含冰量冻土试样制作方法，一种高含冰量冻土试样制作方法包括，将水溶性物质和干土混合并进行分层压实以形成冻土制样，将冻土试样放入饱和器，所述饱和器包括分离孔，打开分离孔后，将冻土试样连同饱和器置于水流中，通过水流进出饱和器以溶解去除冻土试样中的水溶性物质，随着水溶性物质的溶解使得冻土试样中形成空腔，使得水流进入空腔中并填满空腔后关闭分离孔，然后将饱和器取出水流并放置在冷冻器中进行冷冻至一预定时间，取出饱和器，并将冻土试样与饱和器分离得高含冰量冻土。
在一较佳实施例中，所述饱和器具有底部、与底部连接的周壁及上盖，所述周壁与底部围合成饱和容腔，所述上盖封闭饱和器的上开口，所述周壁上设有多个横向贯穿周壁的分离孔，所述分离孔导通饱和容腔与外界，所述周壁还包括可封闭与打开多个分离孔的防漏片，所述冻土试样制作完成后放置在饱和容腔中，所述防漏片打开分离孔，将饱和器放置入水流中，水流溶解水溶性物质使得冻土试样中形成对应的空腔，当空腔被水填满后通过防漏片封闭饱和容腔与外界。
在一较佳实施例中，所述水流存储在一分离器中，在水溶性物质去除阶段，所述饱和器相对的两个侧壁上的分离孔同时打开，所述分离器提供循环动力使得水流从一侧的分离孔进入饱和容腔并从相对的另一侧的分离孔离开饱和容腔，从而带走冻土试样中的水溶性物质，在冻土试样空腔填补阶段，所述饱和器仅开启其中一侧壁的分离孔。
在一较佳实施例中，在冻土试样空腔填补阶段，当水流填满饱和容腔后，所述饱和器驱动防漏片关闭所有的分离孔，并启动负压装置，使得饱和容腔中处于负压状态。
在一较佳实施例中，所述水溶性物质为易溶性糖类或者易溶性盐类。
在一较佳实施例中，所述预定时间为30个小时。
在一较佳实施例中，所述分层压实的分层厚度不得大于大于20cm和小于10cm。
在一较佳实施例中，所述饱和器在完成冻土试样空腔填补阶段后，当水流充满饱和容腔后，所述防漏片在水流中进行封闭分离孔，以保持冻土试样中的水处于饱和状态
在一较佳实施例中，所述饱和器的周壁由多块外壁进行拼接而成，且周壁与饱和器的底部及上盖也为可拆卸式连接。
综上，本发明至少包括以下技术效果：
采用本发明提供的高含冰量冻土试样制作方法除了冷冻阶段，其他阶段均可以在常温环境下进行，免去购买昂贵的低温设备及营造低温环境的成本投入，整个制作过程简单快捷，有利于规模化，且制作处的冻土试样具有非常高的含冰量，对其力学特性的研究具有很高的价值。
附图说明
图1为本发明高含冰量冻土试样制作方法的制作流程图。
具体实施例
在下文的细节描述中，组件符号会标示在随附的图示中成为其中的一部份，并且以可实行该实施例的特定范例描述方式来表示。这类实施例会说明足够的细节俾使该领域的一般技艺人士得以具以实施。阅者须了解到本发明中亦可利用其他的实施例或是在不悖离所述实施例的前提下作出结构性、逻辑性、及电性上的改变。因此，下文的细节描述将不欲被视为是一种限定，反的，其中所包含的实施例将由权利要求范围来加以界定。
本发明提供了一种高含冰量冻土试样制作方法，一种高含冰量冻土试样制作方法包括以下步骤：
S1：将水溶性物质和干土混合并进行分层压实以形成冻土制样；
S2：将冻土试样放入饱和器，利用水流进行水溶性物质去除阶段；
S3:利用水流进行冻土试样空腔填补阶段；
S4：将饱和器取出水流并放置在冷冻器中进行冷冻至一预定时间；
S5：取出饱和器，并将冻土试样与饱和器分离得高含冰量冻土。
在S1步骤中，所述水溶性物质为易溶性糖类或者易溶性盐类，所述分层压实的分层厚度不得大于大于20cm和小于10cm。
在一较佳实施例中，在S2及S3步骤中，所述饱和器具有底部、与底部连接的周壁及上盖，所述周壁与底部围合成饱和容腔，所述上盖封闭饱和器的上开口，所述周壁上设有多个横向贯穿周壁的分离孔，所述分离孔导通饱和容腔与外界，所述周壁还包括可封闭与打开多个分离孔的防漏片，所述冻土试样制作完成后放置在饱和容腔中，所述防漏片打开分离孔，将饱和器放置入水流中，水流溶解水溶性物质使得冻土试样中形成对应的空腔，当空腔被水填满后通过防漏片封闭饱和容腔与外界。
在另一较佳实施例中，在S2及S3步骤中，所述水流存储在一分离器中，在水溶性物质去除阶段，所述饱和器相对的两个侧壁上的分离孔同时打开，所述分离器提供循环动力使得水流从一侧的分离孔进入饱和容腔并从相对的另一侧的分离孔离开饱和容腔，从而带走冻土试样中的水溶性物质，在冻土试样空腔填补阶段，所述饱和器仅开启其中一侧壁的分离孔。
为了更好的保持冻土试样中水能够填满其空腔，在S3步骤中，冻土试样空腔填补阶段，当水流填满饱和容腔后，所述防漏片在水流中完成分离孔的封闭，而后饱和器启动负压装置，使得饱和容腔中处于负压状态。
在S4步骤中，所述预定时间为30个小时。
在S5的步骤中，所述饱和器的周壁由多块外壁进行拼接而成，且周壁与饱和器的底部及上盖也为可拆卸式连接，如此可以通过将饱和器进行分离后，从而顺利取出其中的冻土试样。
综上，采用本发明提供的高含冰量冻土试样制作方法除了冷冻阶段，其他阶段均可以在常温环境下进行，免去购买昂贵的低温设备及营造低温环境的成本投入，整个制作过程简单快捷，有利于规模化，且制作处的冻土试样具有非常高的含冰量，对其力学特性的研究具有很高的价值
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于包括，将水溶性物质和干土混合并进行分层压实以形成冻土制样，将冻土试样放入饱和器，所述饱和器包括分离孔，打开分离孔后，将冻土试样连同饱和器置于水流中，通过水流进出饱和器以溶解去除冻土试样中的水溶性物质，随着水溶性物质的溶解使得冻土试样中形成空腔，使得水流进入空腔中并填满空腔后关闭分离孔，然后将饱和器取出水流并放置在冷冻器中进行冷冻至一预定时间，取出饱和器，并将冻土试样与饱和器分离得高含冰量冻土。
2.根据权利要求1所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，所述饱和器具有底部、与底部连接的周壁及上盖，所述周壁与底部围合成饱和容腔，所述上盖封闭饱和器的上开口，所述周壁上设有多个横向贯穿周壁的分离孔，所述分离孔导通饱和容腔与外界，所述周壁还包括可封闭与打开多个分离孔的防漏片，所述冻土试样制作完成后放置在饱和容腔中，所述防漏片打开分离孔，将饱和器放置入水流中，水流溶解水溶性物质使得冻土试样中形成对应的空腔，当空腔被水填满后通过防漏片封闭分离孔，以封闭饱和容腔与外界。
3.根据权利要求2所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，所述水流存储在一分离器中，在水溶性物质去除阶段，所述饱和器相对的两个侧壁上的分离孔同时打开，所述分离器提供循环动力使得水流从一侧的分离孔进入饱和容腔并从相对的另一侧的分离孔离开饱和容腔，从而带走冻土试样中的水溶性物质，在冻土试样空腔填补阶段，所述饱和器仅开启其中一侧壁的分离孔。
4.根据权利要求2所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，在冻土试样空腔填补阶段，当水流填满饱和容腔后，所述饱和器驱动防漏片关闭所有的分离孔，并启动负压装置，使得饱和容腔中处于负压状态。
5.根据权利要求1所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，所述水溶性物质为易溶性糖类或者易溶性盐类。
6.根据权利要求1所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，所述预定时间为30个小时。
7.根据权利要求1所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，所述分层压实的分层厚度不得大于大于20cm和小于10cm。
8.根据权利要求4所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，所述饱和器在完成冻土试样空腔填补阶段后，当水流充满饱和容腔后，所述防漏片在水流中进行封闭分离孔，以保持冻土试样中的水处于饱和状态。
9.根据权利要求1所述的一种高含冰量冻土试样制作方法,其特征在于，所述饱和器的周壁由多块外壁进行拼接而成，且周壁与饱和器的底部及上盖也为可拆卸式连接。
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