CN204255945U - 一种压实土内部冻胀量的测试装置 - Google Patents

Abstract

一种压实土内部冻胀量的测试装置，它涉及一种冻胀量的测试装置。本实用新型为解决现有冻胀测试过程中不能测定土体内部的冻胀变形量和无法实现由上而下对土体进行冻结的问题。一种压实土内部冻胀量的测试装置包括方槽、泡沫板、保温层、多个探针和套筒，泡沫板均匀的设置在方槽的内侧表面上，泡沫板的内侧均布设有保温层，保温层的中心位置设有土样圆槽，土样圆槽的内侧壁上沿轴向方向均布设有多个温度传感器，套筒插装在土样圆槽的中轴线上，套筒的内部呈螺旋状均布设有多个探针。本实用新型用于压实土内部冻胀量的测试。

Description

一种压实土内部冻胀量的测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种冻胀量的测试装置。

背景技术

我国地域广阔，地理位置跨度较大，季冻地区占国土面积的53％，包括14个省份和地区，季冻地区现有高速公路近2.5万公里，等级公路70万公里左右。这些公路每年冬季都要发生不同程度的冻胀，轻者几公分，重者达十几公分，当冻胀引起的路面变形超过材料的容许变形值时，路面发生横纵开裂、冻胀隆起、断板等现象，影响路面使用质量，降低路面的使用寿命。

冻胀是土体在一定含水量下、当温度降到零度以下，土体孔隙中的结合水迁移积聚至冻结锋面处，凝结成冰，土体体积增大，产生向外的作用力。不同土质在不同的含水量情况下，其冻胀值是不同的。在修筑路基之前需要对其所处地区土体的冻胀量进行测试，而现有的测量设备存在以下问题：一方面测量设备不能测定土体内部在冻胀后的变形，只能测定土体表面冻胀后的形变；另一方面现有设备未能实现与实际情况相符的由上而下对土进行冻结，在冻结时不符合实际情况。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有冻胀测试过程中不能测定土体内部的冻胀变形量和无法实现由上而下对土体进行冻结的问题，进而提出一种压实土内部冻胀量的测试装置。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：本实用新型包括方槽、泡沫板、保温层、多个探针和套筒，方槽的横截面为正方形，泡沫板均匀的设置在方槽的内侧表面上，泡沫板的内侧均布设有保温层，保温层的中心位置设有土样圆槽，土样圆槽的底面上设有半透膜，半透膜的下端设有补水层，土样圆槽的内侧壁上沿轴向方向均布设有多个温度传感器，套筒插装在土样圆槽的中轴线上，套筒的内部呈螺旋状均布设有多个探针，每个探针的针头均朝外向设置，套筒的侧壁上沿外圆周表面均布设有多个通槽，每个通槽分别与一个探针配合，每个探针的末端均设有连杆，每个连杆均与一个位移传感器连接，送针机构设置在套筒的轴线上。

本实用新型与现有技术相比包含的有益效果是：本实用新型可以测试压实土内部任意一点的变形量，测量精度高，且结构简单，操作方便，本实用新型可以对土样四周进行保温，保证降温从上之下模拟室外冬季真实情况，使测试结果更加真实有效；根据不同需求 可实现土样的单向冻胀和三维冻胀，满足不同试验要求。

附图说明

图1是本实用新型整体结构竖直方向的剖视图；图2是本实用新型整体结构水平方向的剖视图；图3是图2中I处放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种压实土内部冻胀量的测试装置包括方槽1、泡沫板2、保温层3、多个探针12和套筒4，方槽1的横截面为正方形，泡沫板2均匀的设置在方槽1的内侧表面上，泡沫板2的内侧均布设有保温层3，保温层3的中心位置设有土样圆槽3-1，土样圆槽3-1的底面上设有半透膜3-2，半透膜3-2的下端设有补水层5，土样圆槽3-1的内侧壁上沿轴向方向均布设有多个温度传感器6，套筒4插装在土样圆槽3-1的中轴线上，套筒4的内部呈螺旋状均布设有多个探针12，每个探针12的针头均朝外向设置，套筒4的侧壁上沿外圆周表面均布设有多个通槽4-1，每个通槽4-1分别与一个探针12配合，每个探针12的末端均设有连杆7，每个连杆7均与一个位移传感器8连接，送针机构设置在套筒4的轴线上。

如此设计将试验土样置于土样圆槽3-1中，试验土样的侧面填充保温层3，对试验土样进行保温，使试验土样在降温过程中由上至下进行，土样圆槽3-1侧壁上的温度传感器6，可随时测定试验土样的温度变化；补水层5中可以放置透水石，补水层5中的水可透过透水石和半透膜3-2进入到试验土样中，以便能够模拟土体实际冻胀过程中的水分迁移。安放温度传感器6时，在试验土样的一侧沿轴向方向钻取多个圆孔，每个圆孔的直径为5mm，每个圆孔的深度为10mm，相邻两个圆孔之间的距离为20mm，在每个圆孔中插入温度传感器6，用与试验土样含水率相同的土屑压实密封。送针机构将通槽4-1处的多个探针12插入到试验土样中，在试验土样经过冻胀后，探针12连同连杆7发生竖直方向上位移的变化，通过位移传感器8记录探针12的位移变化。

如进行单向冻胀试验，则将土样圆槽3-1放置在方槽1中，方槽1与土样圆槽3-1之间设置泡沫板2和保温层3，再完成试验；如进行三维冻胀试验，则直接用压实成型的试验土样完成试验。此外如试验要求确定试验土样的固结程度，则可在试验土样顶端利用杠杆压力仪施加上覆固结荷载，然后再完成试验。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述送针机构包括回转轴9、两个内槽凸轮10和多个支杆11，回转轴9竖直设置在套筒4的轴线上，回转轴9的上端插装有定位盖板9-1，定位盖板9-1与回转轴9转动连接，定位盖板9-1与套筒4 的顶端内壁配合，回转轴9的两端分别各插装有一个内槽凸轮10，两个内槽凸轮10同向设置，每个内槽凸轮10的外圆周上均布设有多个支杆11，每个支杆11的一端分别配合内槽凸轮10的凹槽，每个支杆11的另一端分别设有推板11-1，每个推板11-1分别与一个连杆7配合，回转轴9的顶端设有旋转手柄9-2。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

如此设计定位盖板9-1将送针机构固定在套筒4上，通过转动旋转手柄9-2带动回转轴9旋转，从而使回转轴9上的两个内槽凸轮10转动，旋转到一个位置时，上下两个支杆11同时伸出，对应的两个推板11-1将一个连杆7沿水平方向推出，从而将连杆7上的探针12插入到试验土样中，继续转动旋转手柄9-2，多个支杆11依次伸出，分别将探针12依次插入到试验土样中。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述套筒4上每个通槽4-1的长度大于顶端探针12与底端探针12竖直方向上的距离。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

如此设计可以将探针12放置在任意一高度的位置，同时探针12在经过冻胀发生位移变化时，由于通槽4-1的长度较长，不会对探针12的位移产生影响，使测量的结果更加准确。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述多个探针12在套筒4的内部呈螺旋状均布旋转一周。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

如此设计探针12的位置可以测量不同高度不同方向上试验土样的冻胀量。

具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述土样圆槽3-1的深度为100mm，土样圆槽3-1的直径为100mm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述多个探针12的数量为六个，多个通槽4-1的数量为六个。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

如探针12的数量过多，由于插入的探针12密度过大，容易对试验土样造成损伤，如探针12的数量过少，相邻两个探针12的间隔较大，造成测量结果误差较大，影响测量的精准性。

具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述每个内槽凸轮1的外圆周上均布的多个支杆11的数量为六个。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

Claims (7)

1.一种压实土内部冻胀量的测试装置，其特征在于：所述一种压实土内部冻胀量的测试装置包括方槽(1)、泡沫板(2)、保温层(3)、多个探针(12)和套筒(4)，方槽(1)的横截面为正方形，泡沫板(2)均匀的设置在方槽(1)的内侧表面上，泡沫板(2)的内侧均布设有保温层(3)，保温层(3)的中心位置设有土样圆槽(3-1)，土样圆槽(3-1)的底面上设有半透膜(3-2)，半透膜(3-2)的下端设有补水层(5)，土样圆槽(3-1)的内侧壁上沿轴向方向均布设有多个温度传感器(6)，套筒(4)插装在土样圆槽(3-1)的中轴线上，套筒(4)的内部呈螺旋状均布设有多个探针(12)，每个探针(12)的针头均朝外向设置，套筒(4)的侧壁上沿外圆周表面均布设有多个通槽(4-1)，每个通槽(4-1)分别与一个探针(12)配合，每个探针(12)的末端均设有连杆(7)，每个连杆(7)均与一个位移传感器(8)连接，送针机构设置在套筒(4)的轴线上。

2.根据权利要求1所述一种压实土内部冻胀量的测试装置，其特征在于：所述送针机构包括回转轴(9)、两个内槽凸轮(10)和多个支杆(11)，回转轴(9)竖直设置在套筒(4)的轴线上，回转轴(9)的上端插装有定位盖板(9-1)，定位盖板(9-1)与回转轴(9)转动连接，定位盖板(9-1)与套筒(4)的顶端内壁配合，回转轴(9)的两端分别各插装有一个内槽凸轮(10)，两个内槽凸轮(10)同向设置，每个内槽凸轮(10)的外圆周上均布设有多个支杆(11)，每个支杆(11)的一端分别配合内槽凸轮(10)的凹槽，每个支杆(11)的另一端分别设有推板(11-1)，每个推板(11-1)分别与一个连杆(7)配合，回转轴(9)的顶端设有旋转手柄(9-2)。

3.根据权利要求1所述一种压实土内部冻胀量的测试装置，其特征在于：所述套筒(4)上每个通槽(4-1)的长度大于顶端探针(12)与底端探针(12)竖直方向上的距离。

4.根据权利要求1所述一种压实土内部冻胀量的测试装置，其特征在于：所述多个探针(12)在套筒(4)的内部呈螺旋状均布旋转一周。

5.根据权利要求1所述一种压实土内部冻胀量的测试装置，其特征在于：所述土样圆槽(3-1)的深度为100mm，土样圆槽(3-1)的直径为100mm。

6.根据权利要求1所述一种压实土内部冻胀量的测试装置，其特征在于：所述多个探针(12)的数量为六个，多个通槽(4-1)的数量为六个。

7.根据权利要求2所述一种压实土内部冻胀量的测试装置，其特征在于：所述每个内槽凸轮(1)的外圆周上均布的多个支杆(11)的数量为六个。