CN205027606U - 一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置 - Google Patents
一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205027606U CN205027606U CN201520717289.9U CN201520717289U CN205027606U CN 205027606 U CN205027606 U CN 205027606U CN 201520717289 U CN201520717289 U CN 201520717289U CN 205027606 U CN205027606 U CN 205027606U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- storehouse
- bin
- tensile strength
- soil body
- outside
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，包括一个设在底座上具有内外两个仓室的实验装置，内仓室中充满有制冷液，并设有填充沙漏状试样的试验夹具，试验夹具的顶部和底部分别连通体变测量系统和孔隙水压力测量系统；外仓室中充满有制冷气体，在外仓室的外周包覆有保温材料层，外仓室的顶部设有与试验夹具相连的轴向应力应变测量系统，外仓室的顶部设有气冷仓制冷入风口，以及贯穿内外两个仓室顶部的围压仓冷液入液口，在外仓室的侧壁设有气冷仓制冷出风口；内仓室的内外分别设有温度传感器。该装置可有效分析不同温度条件下冻结土体的极限抗拉强度，为冻土地区土工构筑物和边坡的稳定分析提供数据支撑。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可控负温的直接测量冻结土体抗拉强度的试验方法，尤其是可应用测量于不同负温条件下土体抗拉强度参数的测试。
背景技术
在冻土地区的地表冻结过程中，常常在地面会出现由各种因素诱发的大规模张拉裂缝，其形成原因和机理尚不明确。在土工线性构筑物上，如路基，也经常会出现纵向大规模的裂缝，影响道路的服役寿命和安全状态。同时在斜坡体上方，也会频现张拉裂缝，对坡体的安全状态影响较大。另一方面由于土体可被认为是典型的多孔连续介质，并且由于其粒组特征的分散性和地域性，因此在传统土力学理论中认为土体并不具备抗拉的能力。但一旦考虑冻结情况下，土体的各项力学指标将会发生较大的变化，尤其是冻结土体的抗拉强度指标，因此冻土地区土体的抗拉强度问题仍需要深入研究。
由于室内试验具有较好的可重复性和代表性，因此考虑冻结条件时，需对试验设备和方法有以下要求：1.力学试验过程代表性强，可重复性操作；2.控温系统可高精度稳定控制土样温度状态；3.使土样保持在纯拉状态，减少压剪破坏的可能；4.实验数据可实时采集并分析。
总的来说，需要利用现有的可靠的土工常规设备，使得其可搭载特制土样，进行特殊的试样过程设计和结果分析，以此来对冻土地区张拉裂缝产生、张拉失效等工程问题的防治提供技术支持。
实用新型内容
鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种可靠的直接测量冻结土体抗拉强度的试验方法。利用此方法，可便捷高效的进行测量土体抗拉强度，一方面规避由于传统测量过程中张拉端与土样之间的人工胶结所带来的误差，另一方面规避了夹具与土样之间的摩擦影响，使得结果更加切合实际。同时，为预防与防治土体由于张拉破坏引起的工程问题提供技术支持。
本实用新型的目的通过以下措施来实现：
一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，包括一个设在底座上具有内外两个仓室的实验装置，内仓室中充满有制冷液，并设有填充沙漏状试样的试验夹具，试验夹具的顶部和底部分别连通体变测量系统和孔隙水压力测量系统；外仓室中充满有制冷气体，在外仓室的外周包覆有保温材料层，外仓室的顶部设有与试验夹具相连的轴向应力应变测量系统，外仓室的顶部设有气冷仓制冷入风口，以及贯穿内外两个仓室顶部的围压仓冷液入液口，在外仓室的侧壁设有气冷仓制冷出风口；内仓室的内外分别设有温度传感器。
进一步地，所述内仓室为有机玻璃内仓，设在有机玻璃内仓内仓中的试验体顶部通过轴向传力杆连接轴向应力应变测量系统。
进一步地，与所述体变测量系统相连的实验夹具通过自顶部插入其内腔的排水管连接。
进一步地，分别与体变测量系统和孔隙水压力测量系统连通的试验夹具通过底座上所设的通道连通。
进一步地，所述试验夹具包括一中部缩进圆柱状的橡皮膜，橡皮膜的顶部和底部通过透水石封接，橡皮膜的腔体内填充有沙漏状试样。
进一步地，有机玻璃内仓底座上还进一步设有与围压控制系统相连通的通道。
进一步地，所述围压仓冷液的入液口自两个仓室外部引入至有机玻璃内仓。
进一步地，所述外仓室为气冷外仓，气冷仓制冷入风口自外仓室外部引入至气冷仓。
本实用新型的优点是：
1.采用内仓制冷液，一方面可精准调控温度，另一方面可加载不同的围压。
2.采用“沙漏状”土样，消除了夹具与土样之间的应力损耗，消除了人工胶结，提高了试验可靠度。
3.经过改造可搭载在常规土工三轴仪器上。
4.内、外仓设置高精度温度探头，可实时监控环境温度。
5.内仓底部同底板采用卡口连接，在试验过程中围压越大越安全。
附图说明
图1为本实用新型的搭载在常规土工三轴仪器上的试验示意图。
图中：1.孔隙水压力测量系统；2.体变测量系统；3.气冷外仓；4.固定销；5.保温材料层；6.轴向应力应变测量系统；7.气冷仓制冷入风口；8.轴向传力杆；9.围压仓冷液入液口；10.排水管；11.透水石；12.沙漏状试样；13.气冷仓制冷出风口；14.围压控制系统；15.试验夹具；16.有机玻璃内仓；17.制冷液；18.制冷气体；19.外仓温度传感器；20.内仓温度传感器；21.卡口。
具体实施方式
下边结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对本实用新型做任何限制的依据。
如图1所示，适应于该试验方法的改造后的试验装置，包括一个有机玻璃筒内仓16和金属筒状气冷外仓3，有机玻璃筒内仓16通过卡口21与底座连接，金属筒状气冷外仓3通过固定销4与底座连接。有机玻璃筒内仓16内充满制冷液17，并设有填充沙漏状试样12的试验夹具15，试验夹具15包括一中部缩进圆柱状的橡皮膜，橡皮膜的顶部和底部通过透水石11封接，橡皮膜的腔体内填充有沙漏状试样12。试验夹具15的顶部和底部分别连通体变测量系统2和孔隙水压力测量系统1；实验夹具15通过自顶部插入其内腔的排水管10自底座上所设的通道与体变测量系统2相连；孔隙水压力测量系统1自底座上所设的通道与实验夹具15底部连通。外仓3内充满了制冷气体18，在气冷外仓3的外周包覆有保温材料层5，气冷外仓3的顶部设有与试验夹具15相连的轴向应力应变测量系统6，轴向应力应变测量系统6通过轴向传力杆8与有机玻璃内仓16内仓中的试验夹具15相连；气冷外仓3的顶部设有气冷仓制冷入风口7，气冷仓制冷入风口7自外仓室外部引入至气冷仓3中，在两个仓室顶部贯穿有围压仓冷液入液口9，围压仓冷液入液口9引入至有机玻璃内仓16内仓中；在气冷外仓3的侧壁设有气冷仓制冷出风口13；在气冷外仓3中设有外仓温度传感器19，在有机玻璃内仓16内仓室内设有内仓温度传感器20。有机玻璃内仓16底座上还进一步设有与围压控制系统14相连通的通道。
本装置中，特制一个“沙漏状”土样和相配套的特制的“沙漏状”橡皮膜，将橡皮膜包裹在“沙漏状”土样上扎紧，避免制冷液渗入侵蚀土样，将其搭载在常规土工三轴仪器上，同时假设一个有机玻璃的圆柱筒形的内仓，内仓充满冰点较低的制冷液体，同时外仓为金属制的圆柱筒体，并假设一个入风口和出风口，采用风冷的模式进行环境控温，内仓下部同三轴仪器的基座采取卡口连接，在内外仓同时布设高精度热敏电阻式的温度探头，试验开始前加载一个微小的轴压使得样帽和土样端部顶紧。
试验可设置不同围压与轴压比等应力条件，以及设置常见的不同负温下的试验条件。并且试验可设置为不同应力水平、应力路径的试验。
本实用新型的工作过程是，首先制好“沙漏状”土样并将其包裹在特制的橡皮膜上，将其放置在试样底座上，试验开始前，通过轴向传力杆8对透水石11一个微小的压力，使得透水石11和沙漏状试样12顶紧，接触紧密。其次，将内仓底部与固定底板用卡口连接的方式进行紧固，通过围压仓冷液入液口9对内仓充满制冷液(即冰点较低的液体，如乙二醇等)，通过外仓制冷气体入口7对外仓充满制冷气体，同时通过内外仓的高精度外仓温度传感器19和内仓温度传感器20进行实时监控，以便达到实验要求的环境温度。经过一段时间当达到试验所需的温度并稳定后，打开围压控制系统14的阀门进行围压加载，直至试样拉伸破坏。同时监控轴向应力应变测量系统6的实验数据，并对其进行分析处理。体变测量系统2和孔隙水压力测量系统1可根据试验要求进行打开或者关闭。该方式可有效分析不同温度条件下冻结土体的极限抗拉强度，为冻土地区土工构筑物和边坡的稳定分析提供数据支撑。
本实用新型的原理是，改造常规土工三轴设备和标准制样方法，对常规土工三轴的压力仓进行保温材料包裹，同时设置不同制冷模式的内外仓。在常规三轴仪器中，围压加载采用水进行加载，但水在负温条件冻结成冰，因此改选冰点较低的制冷液进行加载。但制冷液控温过程需要进行热循环，因此采用加装气冷仓的方式取消制冷液的流动，来进行温度控制。
同时更改土样的标准制样方式，将圆柱型样改为“沙漏状”，这样在围压加载过程中，使得中部直径最小的部位处在最容易拉断的状态，同时将传统的压剪试验方式更改为纯拉方式，可以有效规避应力分析中的复杂情况。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：包括一个设在底座上具有内外两个仓室的实验装置，内仓室中充满有制冷液(17)，并设有填充沙漏状试样(12)的试验夹具(15)，试验夹具(15)的顶部和底部分别连通体变测量系统(2)和孔隙水压力测量系统(1)；外仓室中充满有制冷气体(18)，在外仓室的外周包覆有保温材料层(5)，外仓室的顶部设有与试验夹具(15)相连的轴向应力应变测量系统(6)，外仓室的顶部设有气冷仓制冷入风口(7)，以及贯穿内外两个仓室顶部的围压仓冷液入液口(9)，在外仓室的侧壁设有气冷仓制冷出风口(13)；内仓室的内外分别设有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述内仓室为有机玻璃内仓(16)，设在有机玻璃内仓(16)内仓中的试验夹具(15)顶部通过轴向传力杆(8)连接轴向应力应变测量系统(6)。
3.根据权利要求1所述的直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：与所述体变测量系统(2)相连的实验夹具(15)通过自顶部插入其内腔的排水管(10)连接。
4.根据权利要求1所述的直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：分别与体变测量系统(2)和孔隙水压力测量系统(1)连通的试验夹具(15)通过底座上所设的通道连通。
5.根据权利要求1-4任一项所述的直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述试验夹具(15)包括一中部缩进圆柱状的橡皮膜，橡皮膜的顶部和底部通过透水石(11)封接，橡皮膜的腔体内填充有沙漏状试样(12)。
6.根据权利要求1所述的直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：有机玻璃内仓(16)底座上还进一步设有与围压控制系统(14)相连通的通道。
7.根据权利要求1所述的直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述围压仓冷液的入液口(9)自两个仓室外部引入至有机玻璃内仓(16)。
8.根据权利要求1所述的直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置，其特征在于：所述外仓室为气冷外仓(3)，气冷仓制冷入风口(7)自外仓室外部引入至气冷外仓(3)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520717289.9U CN205027606U (zh) | 2015-09-16 | 2015-09-16 | 一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520717289.9U CN205027606U (zh) | 2015-09-16 | 2015-09-16 | 一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205027606U true CN205027606U (zh) | 2016-02-10 |
Family
ID=55260129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520717289.9U Expired - Fee Related CN205027606U (zh) | 2015-09-16 | 2015-09-16 | 一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205027606U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106769528A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 安徽理工大学 | 一种温控系统及其温控方法和抗拉强度测试装置 |
| CN110095347A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-08-06 | 三峡大学 | 应变控制式非饱和土三轴拉伸仪 |
| CN113533034A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-10-22 | 石家庄铁道大学 | 土体拉伸试验装置及土体拉伸试验方法 |
| CN113933167A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-14 | 中国矿业大学 | 一种液压致裂法测定冻土抗拉强度试验装置及其使用方法 |
-
2015
- 2015-09-16 CN CN201520717289.9U patent/CN205027606U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106769528A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 安徽理工大学 | 一种温控系统及其温控方法和抗拉强度测试装置 |
| CN106769528B (zh) * | 2016-12-20 | 2019-03-15 | 安徽理工大学 | 一种温控系统及其温控方法和抗拉强度测试装置 |
| CN110095347A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-08-06 | 三峡大学 | 应变控制式非饱和土三轴拉伸仪 |
| CN113533034A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-10-22 | 石家庄铁道大学 | 土体拉伸试验装置及土体拉伸试验方法 |
| CN113533034B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-01-17 | 石家庄铁道大学 | 土体拉伸试验装置及土体拉伸试验方法 |
| CN113933167A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-14 | 中国矿业大学 | 一种液压致裂法测定冻土抗拉强度试验装置及其使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205027606U (zh) | 一种直接测量冻结土体抗拉强度的试验装置 | |
| CN102004053B (zh) | 可控温的便携式多功能压力室 | |
| CN109490350B (zh) | 气冷式土体冻胀试验装置及试验方法 | |
| CN110296889B (zh) | 用于粗粒土大型冻融循环三轴试验的压力室及其试验方法 | |
| CN110082222A (zh) | 分体式三维压力装置及应变波形图采集方法 | |
| CN104614298B (zh) | 一种恒容含瓦斯煤气固耦合物理力学参数试验装置及方法 | |
| KR100486837B1 (ko) | 불포화토 물성 측정장치 | |
| CN105806766A (zh) | 一种可测体变的柔性壁渗透仪 | |
| CN113092282B (zh) | 一种低温冻土原状试样的土工测试装置 | |
| CN1882834B (zh) | 流体监测设备及方法 | |
| CN104535421B (zh) | 一种交联聚合物凝胶性能检测仪及检测方法 | |
| CN103424412B (zh) | 基于红外热成像的复合气瓶检测系统 | |
| CN101101270A (zh) | 石油产品凝点测试装置 | |
| CN109709017A (zh) | 一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器及其测试方法 | |
| CN209911193U (zh) | 一种用于混凝土孔隙率的测试仪器 | |
| CN111678941B (zh) | 一种土体冻胀试验舱、试验装置及试验方法 | |
| CN107421679A (zh) | 一种用于监测冻土中孔隙水压力的试验探头 | |
| Sivakumar et al. | Twin-cell stress path apparatus for testing unsaturated soils | |
| CN101354333B (zh) | 利用吸液驱气法获得吸液驱气速率曲线的方法和装置 | |
| CN209945932U (zh) | 一种用于岩石气体高压吸附的测试仪器 | |
| CN209513540U (zh) | 一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器 | |
| CN104931521B (zh) | 三元体系流体互溶度测定方法及其测定系统 | |
| CN204129038U (zh) | 一种固结试验中吸力量测装置 | |
| CN203479715U (zh) | 基于红外热成像的复合气瓶检测系统 | |
| CN209148571U (zh) | 一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190516 Address after: Room 117, Building Materials Building No. 13 Yanta Road, Beilin District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Construction Technology University Engineering Co., Ltd. Address before: 710055 No. 13, Yanta Road, Shaanxi, Xi'an Patentee before: Xi'an Architectural Sci & Tech. Univ. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160210 Termination date: 20200916 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |