CN107727552A - 一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及其控制评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及其控制评价方法，将单位体积的熔铝通过注液器注入冻土区碎石基层测试区域，静置12小时后，利用挖掘工具将冷却凝固后铝块试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱内的称重模块上，冲洗、烘干、冷却和称重，获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，通过计算机图像处理技术，获得碎石基层的体积孔隙率。本发明测试方便。可在施工区域任意位置随机抽样，测试碎石基层内的孔隙率，为冻土工程提供可靠数据，保证工程质量。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，特别是涉及一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及控制评价方法。
背景技术
冻土在我国分布较广泛，北方地区普遍处于季节冻土区域。在青藏高原地区，更是存在着由于海拔引起的高原多年冻土区。青藏铁路和青藏公路的开通，引发了一系列的工程地质问题，越来越多的研究人员开始关注多年冻土区的路基施工问题。
路基施工过程中，碎石基层是公认的保护地下多年冻土的、有效的工程技术手段。但由于施工现场压实工作受碎石所形成的骨架影响，无法达到设计密实度，即孔隙率较大，从而影响了碎石基层的控温效果和对上部荷载的传导能力，导致上部路面沉降和冻土上限的上升。
因此，保证碎石基层的密实度即控制合理的孔隙率，是研究和工程领域共同关注的问题。实验室内可以采用多种方法，如灌水法、CT扫描等多种综合技术手段分析不同方法下的碎石密实度，但原位测试碎石基层密实度一直是令人头疼的问题，现场取样过程中造成扰动无法真实反应实际施工效果。尤其是含冰碎石基层，在试样运输过程中冰块融化后会显著改变碎石基层的密实度。
为此，结合计算机技术的发展，提出一种新的可以原位测试冻土区碎石基层孔隙率的工程技术方案，就成为进一步有效控制施工质量、延长道路使用寿命所亟待解决的问题，具有工程应用价值。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统，以提高冻土区域路基稳定性和基础防灾减灾能力。
本发明的另一目的在于提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的控制方法。
本发明的再一目的在于提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统，包括注液器、封闭式处理箱、高压水喷头、制冷模块、加热模块、称重模块、进水口、排水口、CT扫描模块和控制电脑。所述的注液器呈漏斗状，所述的高压水喷头和进水口设置于封闭式处理箱上部，制冷模块、加热模块和CT扫描模块设置于封闭式处理箱两侧，称重模块和排水口设置于封闭式处理箱底部，封闭式处理箱内高压水喷头、制冷模块、加热模块、称重模块、CT扫描模块通过数据线与控制电脑连接，由电脑内置程序控制。
本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的测试方法，包括按顺序执行的下列步骤：
1）现场注入熔铝并取样的S1阶段：在此阶段中，将单位体积的熔铝通过注液器注入冻土区碎石基层测试区域，静置12小时后，利用挖掘工具将冷却凝固后铝块试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱内的称重模块上，然后系统通电进入S2阶段；
2）铝试样清理后的S2阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序（）启动高压水喷头，进水口和出水口打开，冲洗5分钟后，关闭进水口和出水口，系统进入S3阶段；
3）铝试样烘干的S3阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S4阶段；
4）铝试样称重的S4阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动称重模块测量封闭式处理箱内试样的重量，然后系统进入S5阶段；
5）判断是否主动清除碎石的S5阶段：在此阶段中，操作人员根据测得的试样重量及清除试样内松动碎石后的碎石分布情况，判断是否启动主动清除碎石，如果判断结果为“是”，则系统进入S6阶段；否则系统进入S9阶段；
6）试样高温加热的S6阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，试样加热至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S7阶段；
7）试样低温制冷的S7阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动制冷模块，将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S8阶段；
8）试样高温加热的S8阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，加热试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统返回S3阶段；
9）CT扫描试样的S9阶段：在此阶段中，控制电脑启动CT扫描模块，获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像，然后系统进入S10阶段；
10）测试冻土区碎石基层孔隙率的S10阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，结合S9阶段获得的试块三维数字图像，对冻土区碎石基层孔隙率进行综合评价，然后系统进入S11阶段；
11）系统结束的S11阶段：在此阶段中，关闭系统，测试完成。
本发明提供的一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法，其特征在于：所述的评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1）建立碎石基层孔隙三维模型的S1阶段：在此阶段中，控制电脑（10）将CT扫描后获得的三维数字图像中碎石剔除，建立碎石基层真实孔隙三维模型，然后进入S2阶段；
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）获得碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑（10），然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
本发明具有的优点是：
（1）测试方便。可在施工区域任意位置随机抽样，测试碎石基层内的孔隙率，为冻土工程提供可靠数据，保证工程质量。
（2）结果可靠。利用熔铝的流动性填补碎石基层孔隙，经冲洗、烘干、冷却和称重工艺，获得真实状况下的碎石基层孔隙率。
（3）适用于冻土区施工。冻土区碎石路基中常含冰块夹杂质，对孔隙率准确判断造成影响，本发明熔铝能熔化冰块，为获取试样奠定基础，从而为获得试样的孔隙率创造了条件。
（4）评价方法科学。系统通过冷热循环方式将熔铝内夹杂的碎石清除，对于包裹于熔铝内的碎石采用CT断面扫描，从而获得测试区域碎石基层的真实孔隙形状和分布状况，可以科学评价施工质量。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明工作流程方框图。
图3为石块被熔铝完全包裹的图象。
图4本发明控制方法流程图。
图5为本发明评价方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及控制评价方法进行详细说明。
如图1—图4所示，本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统包括注液器1、封闭式处理箱2、高压水喷头3、制冷模块4、加热模块5、称重模块6、进水口7、排水口8、CT扫描模块9和控制电脑10，所述的注液器1呈漏斗状，所述的高压水喷头3和进水口7设置于封闭式处理箱2上部，制冷模块4、加热模块5和CT扫描模块9设置于封闭式处理箱2两侧，称重模块6和排水口8设置于封闭式处理箱2底部，封闭式处理箱2内高压水喷头3、制冷模块4、加热模块5、称重模块6、CT扫描模块9通过数据线与控制电脑10连接，由电脑内置程序（见ZL2011103730214）控制。
在实施过程中，测试方法是将单位100cm3体积的熔铝通过注液器1注入冻土区碎石基层测试区域，熔铝会在碎石基层内的孔隙内自由流动，由于碎石级配和压实程度不同，孔隙大小和贯通性不同，熔铝会在测试点内贯通的孔隙内填充并逐渐冷却。静置12小时后，冻土区碎石路基温度较低且经常夹杂冰块，熔铝会融化冰块，冷却速度较快。待完全冷却后，利用挖掘工具将冷却凝固后铝块试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱2内的称重模块6上，控制电脑10通过内置程序启动高压水喷头3，进水口7和出水口8打开，将试样冲洗5分钟后，关闭进水口7和出水口8，清理表面粘接的碎土石块，控制电脑10通过内置程序启动加热模块5烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后，控制电脑10再通过内置程序启动称重模块6测量封闭式处理箱2内试样的重量，控制电脑10再通过内置程序启动加热模块5，对试样加热至100摄氏度，持续30分钟，再后控制电脑10通过内置程序启动制冷模块4，将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，控制电脑10第三次通过内置程序启动加热模块5，加热试样至100摄氏度，持续30分钟。通过对被熔铝包裹的试块采用冷热循环的方式，利用石块和熔铝的膨胀系数不同，试样内的杂质及松动的小碎石得到清除，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量。尔后，控制电脑10启动CT扫描模块9，获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像
图3石块被熔铝完全包裹的图象。首先利用软件可分析每个单元内铝的体积，根据三维模型的空间特征（如圆形、扁平型、细长型、鸭梨型等）做其内接的长方体，从而获得测试区域大部分孔隙的真实分布三维模型，然后根据实际获得长方体尺寸，将其分割为边长为m的n个立方体单元，m为确定取决于三维模型的空间特征，n为偶数且最小取值为4，最大取值使得立方体单元的边长不小于5cm。通过CT扫描方式，图象映照出石块和熔铝的分界线，通过计算机图像处理技术获得熔铝凝固后的三维图像，从而获得碎石基层的真实孔隙状况，即获得了碎石基层的孔隙分布模型。在三维模型基础上划分不同单元，即间隔单位体积，分析单元内部熔铝体积和单元体积的比，即获得碎石基层的体积孔隙率。从而完成对碎石基层孔隙率的测试。
如图5所示，本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1）建立碎石基层孔隙三维模型的S1阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，将CT扫描后获得的三维数字图像中碎石剔除，建立碎石基层真实孔隙三维模型，然后进入S2阶段；
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，将试样切割成若干个尺寸大小相同的正方体单元，抽样或全部计算正方体单元的孔隙率，就可以得到碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑10根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑10中，然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统，以提高冻土区域路基稳定性和基础防灾减灾能力。
本发明的另一目的在于提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的控制方法。
本发明的再一目的在于提供一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统，包括注液器、封闭式处理箱、高压水喷头、制冷模块、加热模块、称重模块、进水口、排水口、CT扫描模块和控制电脑。所述的注液器呈漏斗状，所述的高压水喷头和进水口设置于封闭式处理箱上部，制冷模块、加热模块和CT扫描模块设置于封闭式处理箱两侧，称重模块和排水口设置于封闭式处理箱底部，封闭式处理箱内高压水喷头、制冷模块、加热模块、称重模块、CT扫描模块通过数据线与控制电脑连接，由电脑内置程序控制。
本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的测试方法，包括按顺序执行的下列步骤：
1）现场注入熔铝并取样的S1阶段：在此阶段中，将单位体积的熔铝通过注液器注入冻土区碎石基层测试区域，静置12小时后，利用挖掘工具将冷却凝固后铝块试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱内的称重模块上，然后系统通电进入S2阶段；
2）铝试样清理后的S2阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序（）启动高压水喷头，进水口和出水口打开，冲洗5分钟后，关闭进水口和出水口，系统进入S3阶段；
3）铝试样烘干的S3阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S4阶段；
4）铝试样称重的S4阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动称重模块测量封闭式处理箱内试样的重量，然后系统进入S5阶段；
5）判断是否主动清除碎石的S5阶段：在此阶段中，操作人员根据测得的试样重量及清除试样内松动碎石后的碎石分布情况，判断是否启动主动清除碎石，如果判断结果为“是”，则系统进入S6阶段；否则系统进入S9阶段；
6）试样高温加热的S6阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，试样加热至100摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S7阶段；
7）试样低温制冷的S7阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动制冷模块，将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，然后系统进入S8阶段；
8）试样高温加热的S8阶段：在此阶段中，控制电脑通过内置程序启动加热模块，加热试样至100摄氏度，持续30分钟，然后系统返回S3阶段；
9）CT扫描试样的S9阶段：在此阶段中，控制电脑启动CT扫描模块，获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像，然后系统进入S10阶段；
10）测试冻土区碎石基层孔隙率的S10阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，结合S9阶段获得的试块三维数字图像，对冻土区碎石基层孔隙率进行综合评价，然后系统进入S11阶段；
11）系统结束的S11阶段：在此阶段中，关闭系统，测试完成。
本发明提供的一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法，其特征在于：所述的评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1）建立碎石基层孔隙三维模型的S1阶段：在此阶段中，控制电脑（10）将CT扫描后获得的三维数字图像中碎石剔除，建立碎石基层真实孔隙三维模型，然后进入S2阶段；
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）获得碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑（10），然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
本发明具有的优点是：
（1）测试方便。可在施工区域任意位置随机抽样，测试碎石基层内的孔隙率，为冻土工程提供可靠数据，保证工程质量。
（2）结果可靠。利用熔铝的流动性填补碎石基层孔隙，经冲洗、烘干、冷却和称重工艺，获得真实状况下的碎石基层孔隙率。
（3）适用于冻土区施工。冻土区碎石路基中常含冰块夹杂质，对孔隙率准确判断造成影响，本发明熔铝能熔化冰块，为获取试样奠定基础，从而为获得试样的孔隙率创造了条件。
（4）评价方法科学。系统通过冷热循环方式将熔铝内夹杂的碎石清除，对于包裹于熔铝内的碎石采用CT断面扫描，从而获得测试区域碎石基层的真实孔隙形状和分布状况，可以科学评价施工质量。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统及控制评价方法进行详细说明。
如图1—图4所示，本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统包括注液器1、封闭式处理箱2、高压水喷头3、制冷模块4、加热模块5、称重模块6、进水口7、排水口8、CT扫描模块9和控制电脑10，所述的注液器1呈漏斗状，所述的高压水喷头3和进水口7设置于封闭式处理箱2上部，制冷模块4、加热模块5和CT扫描模块9设置于封闭式处理箱2两侧，称重模块6和排水口8设置于封闭式处理箱2底部，封闭式处理箱2内高压水喷头3、制冷模块4、加热模块5、称重模块6、CT扫描模块9通过数据线与控制电脑10连接，由电脑内置程序（见ZL2011103730214）控制。
在实施过程中，测试方法是将单位100cm3体积的熔铝通过注液器1注入冻土区碎石基层测试区域，熔铝会在碎石基层内的孔隙内自由流动，由于碎石级配和压实程度不同，孔隙大小和贯通性不同，熔铝会在测试点内贯通的孔隙内填充并逐渐冷却。静置12小时后，冻土区碎石路基温度较低且经常夹杂冰块，熔铝会融化冰块，冷却速度较快。待完全冷却后，利用挖掘工具将冷却凝固后铝块试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱2内的称重模块6上，控制电脑10通过内置程序启动高压水喷头3，进水口7和出水口8打开，将试样冲洗5分钟后，关闭进水口7和出水口8，清理表面粘接的碎土石块，控制电脑10通过内置程序启动加热模块5烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后，控制电脑10再通过内置程序启动称重模块6测量封闭式处理箱2内试样的重量，控制电脑10再通过内置程序启动加热模块5，对试样加热至100摄氏度，持续30分钟，再后控制电脑10通过内置程序启动制冷模块4，将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，控制电脑10第三次通过内置程序启动加热模块5，加热试样至100摄氏度，持续30分钟。通过对被熔铝包裹的试块采用冷热循环的方式，利用石块和熔铝的膨胀系数不同，试样内的杂质及松动的小碎石得到清除，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量。尔后，控制电脑10启动CT扫描模块9，获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像
图3石块被熔铝完全包裹的图象。首先利用软件可分析每个单元内铝的体积，根据三维模型的空间特征（如圆形、扁平型、细长型、鸭梨型等）做其内接的长方体，从而获得测试区域大部分孔隙的真实分布三维模型，然后根据实际获得长方体尺寸，将其分割为边长为m的n个立方体单元，m为确定取决于三维模型的空间特征，n为偶数且最小取值为4，最大取值使得立方体单元的边长不小于5cm。通过CT扫描方式，图象映照出石块和熔铝的分界线，通过计算机图像处理技术获得熔铝凝固后的三维图像，从而获得碎石基层的真实孔隙状况，即获得了碎石基层的孔隙分布模型。在三维模型基础上划分不同单元，即间隔单位体积，分析单元内部熔铝体积和单元体积的比，即获得碎石基层的体积孔隙率。从而完成对碎石基层孔隙率的测试。
如图5所示，本发明提供的冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法，包括按顺序执行的下列步骤：
1）建立碎石基层孔隙三维模型的S1阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，将CT扫描后获得的三维数字图像中碎石剔除，建立碎石基层真实孔隙三维模型，然后进入S2阶段；
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑10通过内置程序，将试样切割成若干个尺寸大小相同的正方体单元，抽样或全部计算正方体单元的孔隙率，就可以得到碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑10根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑10中，然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
Claims (3)
1.一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统，包括注液器（1）、封闭式处理箱（2）、高压水喷头（3）、制冷模块（4）、加热模块（5）、称重模块（6）、进水口（7）、排水口（8）、CT扫描模块（9）和控制电脑（10），其特征在于：所述的注液器（1）呈漏斗状，所述的高压水喷头（3）和进水口（7）设置于封闭式处理箱（2）上部，制冷模块（4）、加热模块（5）和CT扫描模块（9）设置于封闭式处理箱（2）两侧，称重模块（6）和排水口（8）设置于封闭式处理箱（2）底部，封闭式处理箱（2）内高压水喷头（3）、制冷模块（4）、加热模块（5）、称重模块（6）、CT扫描模块（9）通过数据线与控制电脑（10）连接，由电脑内置程序控制。
2.根据权利要求1所述一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：
1）现场注入熔铝并取样的S1阶段：在此阶段中，将单位100cm3体积的熔铝通过注液器（1）注入冻土区碎石基层测试区域，静置12小时后，利用挖掘工具将冷却凝固后铝块试样取出并清除外层碎石，将试样放入封闭式处理箱（2）内的称重模块（6）上，然后系统通电进入S2阶段；
2）铝试样清理后的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动高压水喷头（3），进水口（7）和出水口（8）打开，冲洗5分钟后，关闭进水口（7）和出水口（8），进入S3阶段；
3）铝试样烘干的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动加热模块（5）烘干试样至100摄氏度，持续30分钟，然后进入S4阶段；
4）铝试样称重的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动称重模块（6）测量封闭式处理箱（2）内试样的重量，然后进入S5阶段；
5）判断是否主动清除碎石的S5阶段：在此阶段中，操作人员根据测得的试样重量及清除试样内松动碎石后的碎石分布情况，判断是否启动主动清除碎石，如果判断结果为“是”，则进入S6阶段；否则进入S9阶段；
6）试样高温加热的S6阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动加热模块（5），试样加热至100摄氏度，持续30分钟，然后进入S7阶段；
7）试样低温制冷的S7阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动制冷模块（4），将试样温度降至零下20摄氏度，持续30分钟，然后进入S8阶段；
8）试样高温加热的S8阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序启动加热模块（5），加热试样至100摄氏度，持续30分钟，然后返回S3阶段；
9）CT扫描试样的S9阶段：在此阶段中，控制电脑（10）启动CT扫描模块（9），获得试样的断面图像，并合成为试块三维数字图像，然后进入S10阶段；
10）测试冻土区碎石基层孔隙率的S10阶段：在此阶段中，控制电脑（10）通过内置程序，最后获得扣除熔铝自重后得到的就是内含的试块重量，结合S9阶段获得的试块三维数字图像，对冻土区碎石基层孔隙率进行综合评价，然后进入S11阶段；
11）系统结束的S11阶段：在此阶段中，关闭系统，测试完成。
3.一种如权利要求1所述一种冻土区碎石基层孔隙率原位测试系统的评价方法，其特征在于：所述的评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1）建立碎石基层孔隙三维模型的S1阶段：在此阶段中，控制电脑（10）将CT扫描后获得的三维数字图像中碎石剔除，建立碎石基层真实孔隙三维模型，然后进入S2阶段；
2）测量试样高度和宽度的S2阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据试样三维模型获得试样的高度和宽度，然后计入S3阶段；
3）获得孔隙分布体密度的S3阶段：在此阶段中，控制电脑（10）获得碎石基层孔隙的体密度分布数值及对应的空间位置坐标，然后进入S4阶段；
4）评价碎石基层孔隙率是否合格的S4阶段：在此阶段中，控制电脑（10）根据S3阶段获得的孔隙体密度的空间分布数值，沿横向和纵向进行统计分析，评价施工效果，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；如果判断结果为“否”，则进入S6阶段；
5）输出评价结果的S5阶段：在此阶段中，系统输出分析评价报告并储存在控制电脑（10），然后进入S7阶段；
6）系统报警的S6阶段：在此阶段中，系统向用户报警提示用户是否输入模型有误，无误，然后进入S7阶段；
7）系统结束的S7阶段：碎石基层孔隙率评价结束，系统退出工作。
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