CN206990362U - 一种冻土静止侧压力系数测定装置 - Google Patents
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Abstract
一种冻土静止侧压力系数测定装置，该装置在轴压加载装置上设有支撑钢架和承压底座；承压底座连接保温舱；保温舱内设有压力舱；压力舱上端设有顶端承压块；顶端承压块连接竖向加载轴；竖向加载轴连接传动钢梁；传动钢梁上设有轴向压力传感器。保温舱与压力舱之间设有冷浴循环内管；冷浴循环内管通过冷浴循环外管与冷浴循环槽连通，压力舱的内壁均匀安置应力感应片，温度传感器通过传感器固定器固定在压力舱底部。本实用新型解决了传统融土的静止侧压力系数测定装置的压力舱不具备温度控制功能的问题，通过压力舱底部的温度传感器，实时监测土样温度；通过控制器有效的调节循环冷液的循环速率，达到控制温度高低的目的；利用压力舱侧壁均匀分布的应力感应片，更加精确测量冻土试样的侧向压力，得到的K0系数也更加精确。
Description
技术领域
本实用新型涉及土体参数测量装置领域，尤其涉及一种冻土静止侧压力系数测定装置。
背景技术
静止侧压力系数（K0系数）是土在无侧向变形条件下固结后的水平向主应力与竖向主应力之比，是岩土力学中一个重要参数, 它是确定水平场地中的应力状态和计算静止土压力的基础。静止侧压力系数K0是土力学中极为重要的力学参数，是计算静止土压力等土力学分析的基础，对工程地下结构物的设计和计算具有实际意义，直接影响到工程项目的工程造价、安全可靠性程度等，如挡土墙、隧道、矿井开挖及边坡稳定等工程问题的安全设计和计算分析时均涉及到水平应力场的计算。长期以来，研究者们针对常温土的K0系数进行了大量研究。
在冻土力学和寒区岩土工程中K0系数也具有同样的重要性。在人工冻结壁安全性计算、冻土边坡稳定性分析以及冻土地基承载力计算等工程分析中均涉及到K0系数的取值问题。冻土是一种包含有冰、未冻水、土颗粒及空气多项介质具有复杂力学性质的材料。由于土体中冰的存在，冻土的力学性质对温度的变化极为敏感，微小的温度变化会引起冻土力学性质的剧烈变化。而长期以来，由于试验手段的限制，对冻土K0系数的研究相对滞后。以往的测量K0系数的试验方法大都采用三轴试验通过使用侧向变形反馈控制系统施加围压来控制土样侧向变形为零，同时记录侧压力进而计算K0系数（Wanatowski D，2007；Xu ZW，2007；Tian Q H，2009），但是由于冻土的弹性模量相比与融土的弹性模量大很多，在试验过程中采用围压控制侧向变形，所得到的数据误差较大，解决测量冻土K0系数的准确性尤为关键和重要。
要准确测量冻土K0系数，保证能够准确测量冻土侧向变形时的压力，需要对以往的的试验方法和试验仪器进行改进。
实用新型内容
鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种冻土静止侧压力系数测定装置，该装置在不同温度状态下能更加精确测定冻土静止侧压力系数，利用该装置观察归纳温度与冻土静止测压力系数之间的关系，用于解决测量冻土K0系数准确性的问题。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：
一种冻土静止侧压力系数测定装置，包括支撑钢架、轴向压力传感器、传动钢梁、顶端承压块、保温舱、竖向加载轴、压力舱、承压底座、温度传感器、冷浴循环外管、冷浴循环内管、温度传感器、轴压加载装置、计算机、控制器。
轴压加载装置上设有支撑钢架和承压底座；支撑钢架内设有传动钢梁；承压底座连接保温舱；保温舱内设有压力舱；压力舱上端设有顶端承压块；顶端承压块连接竖向加载轴；竖向加载轴连接传动钢梁；传动钢梁上设有轴向压力传感器。
保温舱与压力舱之间设有冷浴循环内管；冷浴循环内管通过冷浴循环外管与冷浴循环槽连通。
计算机与控制器连接；控制器分别与保温舱、冷浴循环槽连接。
上述的保温舱外侧设有导线连接口。
上述的温度传感器通过传感器固定器固定在压力舱底部。
上述的保温舱与压力舱之间还设有顶层隔热板，该顶层隔热板用于密封保温舱。
上述的压力舱的内壁均匀安置应力感应片。
上述的温度传感器、应力感应片通过连接线与导线连接口连接。
上述的保温舱与承压底座通过固定螺栓固定，
上述的温度传感器和应力感应片的连接线汇集至导线连接口，通过外导线连接控制器。
上述的控制器监测压力舱底部温度感应器数值，通过调节冷浴循环槽冷液循环速率，冷液经冷浴循环外管进入保温舱内的冷浴循环内管，进行循环，控制保温舱内温度。
上述的冷浴循环内管为螺纹盘管，其材质为紫铜管。
本实用新型与现有技术相比，其优点是：
1. 本实用新型解决了传统融土的静止侧压力系数测定装置的压力舱不具备温度控制功能的问题，本实用新型在控制冻土试样受恒定轴向压力时，对其施加不同环境温度，观测加载过程中冻土侧压力系数的变化过程，或在控制冻土试样处于恒定负温情况下，通过施加在冻土试样上的轴向压力的改变，观测加载过程中冻土侧向压力的变化过程。
2. 本实用新型通过对压力舱的温度控制达到对对土样负温的控制，所述保温舱是由隔热保温材料制成，试验时为完全封闭空间，通过在保温舱内槽中冷液循环内管中的冷液不断循环，保持保温舱中温度恒定，有效的控制保温舱里面的压力舱整体温度，使土样能够维持在目标负温，通过压力舱底部的温度传感器，实时监测土样温度，并可以通过控制器，有效的调节循环冷液循环速率，达到控制温度高低的目的。
3. 本实用新型通过压力舱侧壁均匀分布的应力感应片，能够更加精确测量冻土试样的侧向压力，得到的K0系数也更加精确。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型中保温仓与压力舱组合立面剖视图。
图3是本实用新型中冷浴循环内管的立体图。
具体实施方式
下面，结合附图，对本实用新型的技术方案再作进一步的说明：
如图1、2所示，一种冻土静止侧压力系数测定装置，包括支撑钢架1、轴向压力传感器2、传动钢梁3、顶端承压块4、保温舱5、竖向加载轴8、压力舱9、承压底座10、温度传感器17、冷浴循环外管6、冷浴循环内管16、温度传感器17、轴压加载装置11、计算机12、控制器13，轴压加载装置11上设有由支撑钢架1、承压底座10；支撑钢架1内设有传动钢梁3；承压底座10连接保温舱5；保温舱5内设有压力舱9；压力舱9上端设有顶端承压块4；顶端承压块4连接竖向加载轴8；竖向加载轴8连接传动钢梁3；传动钢梁3上设有轴向压力传感器2；保温舱5与压力舱9之间设有冷浴循环内管16；冷浴循环内管16连接冷浴循环外管6与冷浴循环槽7连通。
计算机12与控制器13连接；控制器13分别与保温舱5、冷浴循环槽7连接。
保温舱5外侧设有导线连接口。
温度传感器17通过传感器固定器18固定在压力舱9底部。
保温舱5与压力舱9之间还设有顶层隔热板14，顶层隔热板14用于密封保温舱（5）。
压力舱9的内壁均匀安置应力感应片19。
温度传感器17、应力感应片19通过连接线与导线连接口21连接。
保温舱5与承压底座10通过固定螺栓20固定。
压力舱9底部放置温度传感器17，由传感器固定器18固定，侧壁上布置应力感应片19。
如图3所示，冷浴循环内管（16）为螺纹盘管，其材质为紫铜管。
实施例
在保温舱5内注满配好的乙二醇溶液（冰点可达到-20°C），盖上顶层隔热板14，通过控制器13将保温舱5内乙二醇溶液温度控制为目标负温，由计算机12和控制器13共同监测目标温度的稳定情况，达到目标温度至少2小时，将事先制备好的冻土试样15放入压力舱9内，盖上顶端承压块14，并在压力舱9内保温密封的情况下再稳定3小时，轴压加载装置11控制轴向压力传感器2，由传动钢梁3对竖向加载轴8施加轴压，通过顶端承压块4作用在试样15上，通过控制器13控制冷浴循环槽7内冷液循环速率，使保温舱5内温度达到目标负温，试验检测数据通过计算机12进行收集，最后进行归纳总结。
Claims (7)
1.一种冻土静止侧压力系数测定装置，包括支撑钢架（1）、轴向压力传感器（2）、传动钢梁（3）、顶端承压块（4）、保温舱（5）、竖向加载轴（8）、压力舱（9）、承压底座（10）、温度传感器（17）、冷浴循环外管（6）、冷浴循环内管（16）、温度传感器（17）、轴压加载装置（11）、计算机（12）、控制器（13），
其特征是：轴压加载装置（11）上设有由支撑钢架（1）、承压底座（10）；支撑钢架（1）内设有传动钢梁（3）；承压底座（10）连接保温舱（5）；保温舱（5）内设有压力舱（9）；压力舱（9）上端设有顶端承压块（4）；顶端承压块（4）连接竖向加载轴（8）；竖向加载轴（8）连接传动钢梁（3）；传动钢梁（3）上设有轴向压力传感器（2）；
保温舱（5）与压力舱（9）之间设有冷浴循环内管（16）；冷浴循环内管（16）通过冷浴循环外管（6）与冷浴循环槽（7）连通；
计算机（12）与控制器（13）连接；控制器（13）与保温舱（5）、冷浴循环槽（7）分别连接。
2.根据权利要求1所述的一种冻土静止侧压力系数测定装置，其特征是：所述的保温舱（5）外侧设有导线连接口。
3.根据权利要求1所述的一种冻土静止侧压力系数测定装置，其特征是：所述的温度传感器（17）通过传感器固定器（18）固定在压力舱（9）底部。
4.根据权利要求1所述的一种冻土静止侧压力系数测定装置，其特征是：所述的保温舱（5）与压力舱（9）之间还设有顶层隔热板（14），顶层隔热板（14）用于密封保温舱（5）。
5.根据权利要求1所述的一种冻土静止侧压力系数测定装置，其特征是：所述的压力舱（9）的内壁均匀安置应力感应片（19）。
6.根据权利要求1或3或5所述的一种冻土静止侧压力系数测定装置，其特征是：所述的温度传感器（17）、应力感应片（19）通过连接线与导线连接口（21）连接。
7.根据权利要求1所述的一种冻土静止侧压力系数测定装置，其特征是：所述的冷浴循环内管（16）为螺纹盘管。
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| CN (1) | CN206990362U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110455640A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-11-15 | 北京建筑大学 | 冻土抗拉强度测试系统及测试方法 |
| CN112051157A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-12-08 | 温州大学 | 一种大尺寸非饱和粗颗粒土温控测试装置 |
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