CN202008457U - 路基冻融循环状态下毛细水上升高度试验仪 - Google Patents

Abstract

一种路基冻融循环状态下毛细水上升高度试验仪，属于公路建设设备、仪器技术领域，其特征是：a、在上、中、下三个冷冻室的底部都开有三个圆孔，并一字横排，圆孔与土样试验管插入配合，每个冷冻室的三个圆孔都与另外冷冻室的三个圆孔上下垂直对应，冷冻室的门都是单独保温玻璃窗门，在每个冷冻室都安装有制冷管和温度传感器，并各自连接一台空气压缩机和风冷凝器；b、供水瓶通过进水管与土样试验管底部连通；c、在土样试验管底孔安装有铜丝网和塑料多孔透水板，并放置在有水槽内。有益效果是：它可以在一定程度上模拟路基土在一定温度、湿度下的冻融环境，并实时监测土样的毛细水上升过程，还可以实现土样不同的给水条件。

Description

路基冻融循环状态下毛细水上升高度试验仪

技术领域

本实用新型属于公路建设设备、仪器技术领域。

背景技术

在修建公路过程中，路基土的毛细性与土冻融特性的关系密切，土的毛细水上升是引起路基冻害的因素之一。目前，土的毛细水上升高度的常规观测方法是在室内条件下(温度在15-30℃的范围内)进行的，有一定的局限性，与野外的自然条件是不同的。路基土在自然条件下的毛细水上升过程，会受到各种自然因素的影响，在野外，季节变化导致的温度和湿度变化，会使路基土产生冻结和融化的过程，路基土的冻深、冻胀与毛细水上升高度有一定关系，当温度降低到0℃以下时，路基土会逐渐冻结，而冻结的过程中会产生聚冰作用，这种聚冰作用会产生一种牵引力，可能使土的毛细水上升速度和高度增大。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种路基冻融循环状态下毛细水上升高度试验仪，它可模仿野外的自然条件对路基土的毛细性与土冻融特性进行试验测试。

本实用新型的技术方案是：

在上、中、下三个冷冻室的底部都开有三个圆孔，并一字横排，圆孔与土样试验管插入配合，每个冷冻室的三个圆孔都与另外冷冻室的三个圆孔上下垂直对应，冷冻室的门都是单独保温玻璃窗门，在每个冷冻室都安装有制冷管和温度传感器，并各自连接一台空气压缩机和风冷凝器。

供水瓶通过进水管与土样试验管底部连通。

在土样试验管底孔安装有铜丝网和塑料多孔透水板，并放置在有水槽内。

本实用新型的有益效果是：它可以在一定程度上模拟路基土在一定温度、湿度下的冻融环境，并实时监测土样的毛细水上升过程，还可以实现土样不同的给水条件。本发明应用于交通部西部交通建设科技项目——《季节冰冻地区路基路面稳定技术研究》，取得了良好的效果，得出了“冻融循环能引起粘性土的水分迁移，使毛细水上升高度增大；砂土的毛细水上升高度不受冻融作用的影响”的结论。

本发明为研究由毛细水上升引起路基冻害和冻融循环加剧毛细水上升之间的内在促进关系提供了有效的工具，为预防路基冻害、治理路基冻害提供了有效的手段。

附图说明

附图1是本实用新型总体结构主视图；

附图2是本实用新型水头供水装置示意图；

附图3是本实用新型水槽供水装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图所示，1是样品冷冻室，2是土样试验管、3是保温玻璃门窗、4是温度传感器、5是制冷管、6是空气压缩机、7是风冷凝器、8是控制面板、9是不锈钢支架、10是土样管金属箍、11是供水瓶、12是进水管、13是胶塞、14是金属支承架、15是水槽、16是卵石、17是铜丝网、18是塑料多孔透水板。

(1)本实用新型结构

它具有上、中、下三个冷冻室1，每个冷冻室的高度是50cm，宽度是30cm，每个冷冻室的底部都有三个圆孔，每三个孔都是上下对应的，孔的直径为8cm，可以将土样管2从试验箱底部通过圆孔垂直穿过三个冷冻室放入整个试验箱中。冷冻室的门都是单独保温玻璃窗门3，通过玻璃窗便于观测土样的变化，每个冷冻室都安装了制冷管5和温度传感器4，并各自连接一台空气压缩机6和风冷凝器7，进行单独制冷、单独控温。利用控制面板8进行温度控制，在控制面板上左侧有温度显示窗口①和温度控制按钮②及指示灯③，控温范围是-50～50℃，精度为±1℃，控制面板右侧有开机、停机、化霜、运行按钮④及对应的指示灯。将试验箱放置在高度为70cm高的不锈钢支架9上，便于将土样管从试验箱底部放入试验箱中，并在试验箱下边留出30cm长的一段土样管，使其处于室温条件下，土样是采用透明机玻璃管制作的土样，总长度为180cm，由三根60cm长的土样管对接而成，土样管连接处先用透明胶带缠好，再套上金属箍10，拧紧固定螺栓。冷冻室一次可以并排放入三根180cm长的土样管同时进行试验观测。试验箱中放置好土样管之后，要用发泡胶将圆孔的周围封闭好，以免两个冷冻室之间通气，影响控温效果。

(2)供水方式

方法1：有水压力供水装置(见图5)。供水装置由供水瓶11、进水管12、胶塞13组成。供水瓶的高度可以承压水的要求进行调整，供水瓶中的水位与土样管底部的距离就是水头高度，试验过程中可以根据需要调整水头高度，水头增高可以使毛细水上升速度加快。供水瓶上有三个出水口，分别连接三个进水管，保证供给毛细水上升所需要的水分。土样管支撑在金属支座14上，金属支座底板下边有三个支杆，底板正中央有一个圆孔，进水管穿过圆孔连接到胶塞上，土样管底部用胶塞封闭，胶塞连接进水管，进水管连接在供水瓶上为土样供水。

方法2：直接供水法(无水压力法，见图6)。直接在水槽15底部铺一层5cm厚度的卵石16，将土样管底部垫上铜丝网17和塑料多孔透水板18，放在卵石层上并固定好，水槽中的水位保持在距卵石层顶面0.5-1.0cm左右，土样管顶部用铝盖盖好，就可以开始观测了。

(3)毛细水观测过程及冻融温度设置

试验分两个阶段进行，试验的第一个阶段根据地下水的情况和试验要求，确定供水方法，使土样自然进行毛细水上升过程，虽然土样管位于试验箱中，但是不对试验箱进行控温，试验箱中的温度是处于室温状态下的，上升过程进行一个月后，打开管壁上的小洞取土测定含水量，通过含水量结果可以知道毛细水上升的情况。然后开始试验的第二个阶段，即土在冻融条件下的毛细水上升过程，根据当地路基的地温变化规律，模拟路基土在自然条件下冻结过程中不同深度处的温度变化经验值，确定试验箱中每层的温度设置。这样设计是为了使冻结的过程中温度从土样的上层开始降低，逐渐向下层传导，呈现梯度变化，而试验箱下边留出30cm长度土样处于室温状态下，可以在上部逐渐冻结的过程中正常为土样供水，这样就模拟了路基土在自然条件下的冻结过程及其毛细水上升过程。预计经过一天(24小时)的时间，土样可以完全冻透，所以每种温度下的冻结时间定为一天。一个冻融循环经历五天时间。

Claims (1)

1.一种路基冻融循环状态下毛细水上升高度试验仪，其特征是：

a、在上、中、下三个冷冻室的底部都开有三个圆孔，并一字横排，圆孔与土样试验管插入配合，每个冷冻室的三个圆孔都与另外冷冻室的三个圆孔上下垂直对应，冷冻室的门都是单独保温玻璃窗门，在每个冷冻室都安装有制冷管和温度传感器，并各自连接一台空气压缩机和风冷凝器；

b、供水瓶通过进水管与土样试验管底部连通；

c、在土样试验管底孔安装有铜丝网和塑料多孔透水板，并放置在有水槽内。

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