CN207081675U - 一种自平衡土体冻胀试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，该装置包括有内、外双桶体，内桶体顶端设有顶板，顶板与桶体底板中心均留设孔洞，对中设置与孔洞直径相等的锚索测力计通道，锚索测力计通过导线与采集仪相连，沿桶身高度方向上，在内、外桶壁相应高度位置上留设五个测温管道，在靠近桶体底部外桶壁上，沿周长方向均布地设有五个外补水口，与外补水口相连的补水管路终端与一体积恒定的水压槽相连接，内桶体底板上留有内排气口，外桶体底板留有外排水口，排水口设有阀门，桶体底部嵌套在固定支座中，固定支座上还设有四个螺栓孔。本实用新型试验装置结构简单，不需要单独的加压装置，操作方便，适用范围广泛。

Description

一种自平衡土体冻胀试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种冻胀试验装置，尤其涉及一种对于土体进行冻胀试验的自平衡土体冻胀试验装置。

背景技术

冻土是一种温度低于0 ℃且含有冰的土岩。根据冻结状态持续时间不同,可把冻土划分为三类，即瞬时冻土、季节性冻土和多年冻土。季节冻土广泛分布在世界各大洲和中国的大部分国土，我国季节性冻土占国土面积的53.5％。国内外已有的大量工程实践和研究结果表明,冻胀作用是季节冻土区各种工程产生冻害的重要原因，特别是对铁路、公路等线性工程，季节性冻土的冻胀引起工程的破坏会更加剧烈。一方面降低铁路、公路等工程的使用质量，减少其使用寿命。另一方面，冻胀引起的路基变形将严重影响铁路、公路的安全运营,带来巨大的经济损失，并对社会产生不良的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于各种土体冻胀试验的试验装置及其试验方法，本实用新型的试验装置结构简单，操作方便，适用范围广泛。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，包括有内、外双桶体，内桶体顶端设有与桶壁紧密接触且可上下滑动的有机玻璃顶板，顶板与桶体底板中心均留设孔洞，对中设置与孔洞直径相等的锚索测力计通道，锚索测力计通过导线与采集仪相连，沿桶身高度方向上，在内、外桶壁相应高度位置上留设五个测温管道，用于埋设在土体中的热电偶温度传感器通过导线与外部采集仪连接，在靠近桶体底部外桶壁上，沿周长方向均布地设有五个外补水口，与外补水口相连的补水管路终端与一体积恒定的水压槽相连接，在每个补水管路上均安装液体涡轮流量计，桶体上预留有孔洞，内桶体底板上留有内排气口，外桶体底板留有外排水口，排水口设有阀门，桶体底部嵌套在固定支座中，固定支座预留有孔洞，以便当桶体与支座嵌固时内桶体排气口与外桶体排水口的通过，固定支座上还设有四个螺栓孔，用以连接四个固定支撑。

双桶体顶端设有环形多功能冷却泵。

所述内、外桶体为有机玻璃材质制作，沿桶身高度方向上，在内、外桶壁相应位置处设置五个电热偶温度传感器插入管道，用于安放电热偶温度传感器。

所述内桶体中心处安装一个有机玻璃材质制作的与桶体等高的圆柱形锚索测力计通道。

顶板和底板均为轻质高强的有机玻璃材料制作，顶板和底板中心留设孔洞用于锚固锚索测力计，内底板底部沿桶体周长环形设置五个内排气口，外底板底部两侧对称布置两个外排水口。

靠近桶体底部且高于底座上边缘高度处的桶壁上，沿桶体周长均匀地设有五个内补水口，内补水口通过内补水管路与水压槽相连接，内补水管路由橡胶材质制成，连接液体涡轮流量计。

桶体外壁沿圆周方向包裹一层保温岩棉材料，预留有孔洞，以便内补水管路与热电偶温度传感线的通过。

固定支座上预留有孔洞，固定支座上设有四个螺栓孔，用以连接四个固定螺杆作为固定支撑。

所述的试验装置的试验方法，包括以下试验步骤：

（1）在内桶体底部放置一张圆形薄滤纸，将土样从顶部装入试验装置内桶，使其自由滑落到底部；

（2）将锚索从桶体中心管道穿过，在底端和顶端锚固，锚索测力计安装在锚垫座上，锚索从试验桶中心孔中穿过，测力计置于锚垫座和工作锚之间，并使锚索测力计的轴线与待测索轴线平行；

（3）沿桶壁留设孔插入热电偶温度传感器，接通桶壁上的内补水管路，供水并排除底板内气泡，调节供水装置；

（4）打开外补水口阀门，供水并使水充满整个内、外桶体之间的空隙；

（5）打开多功能冷却泵装置，调节温度；

（6）根据液体涡轮流量计记录土体含水量，并通过电脑终端记录冻胀力与温度数据。

所述的步骤（2）安装时锚索测力计上下面与承压面之间清理干净，锚索测力计放置平稳。

本实用新型的有益效果：有效解决了季节性冻结土壤的冻胀力测试问题。方便对土体在不同温度下冻胀力的实时测量，具有良好的推广价值。本实用新型的试验装置结构简单，不需要单独的加压装置，操作方便，适用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置的主视图；

图2为双桶体的主视图；

图3为内桶体的主视图；

图4为外桶体的主视图；

图5为固定支座的主视图；

图6为固定支座的仰视图。

图中：1内桶体、2顶板、3底板、4锚索测力计通道、5锚索测力计、6热偶测温管道、7固定支座、8固定支撑、9外补水口、10内排气口、11补水管路、12液体涡轮流量计、13外桶体、14外排水口、15阀门、16多功能冷却泵、17保温岩棉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述：

如图1所示：一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，包括上部由有机玻璃材质制成的轻质高强的内桶体1、外桶体13共同组成双桶体与下部固定支座7。桶体顶端设有环形多功能冷却泵装置16。内桶体1顶端设有与桶壁紧密接触且可上下滑动的有机玻璃顶板2。顶板2与桶体底板3中心均留设孔洞，对中设置与孔洞直径相等的锚索测力计通道4，用于穿插并锚固锚索测力计5。

如图2所示，在内、外桶壁相应高度位置上留设五个测温管道6，用于埋设在土体中的热电偶温度传感器通过导线与外部采集仪连接。在靠近桶体底部且高于固定支座上边缘处的外桶13壁上，沿周长方向均布地设有五个外补水口9，与外补水口9相连的补水管路11终端与一体积恒定的水压槽相连接。此外，在每个补水管路上均安装液体涡轮流量计12，以便控制进入内、外桶壁间空隙中的水量。桶体外包裹一层保温岩棉材料17，其上预留有部分孔洞，以便内补水管路与热电偶温度传感器导线穿过。内桶体底板上留有内排气口10。

如图4所示，外桶体底板留有外排水口14，其下设有阀门15，桶体底部嵌套在固定支座7中。固定支座7预留有部分孔洞，以便当桶体与支座嵌固时内排气口10与外排水口14的通过。固定支座上还设有四个螺栓孔，连接四个固定支撑8，用以稳定该试验桶。

所述的内外双桶体均由有机玻璃材质制成。内外桶体等高，高度为2000mm。内桶体的外径为800mm，桶壁厚30mm。外桶体外径为1000mm，桶壁厚50mm。

如图3所示，在内桶体中心处设置锚索测力计通道。通道为有机玻璃材质，外径为100mm。高度与桶体高度相等，通道壁厚30mm。

所述双桶体装置上部设置有高300mm，内径为800mm，外径为1000mm的环形多功能冷却泵。

所述有机玻璃内、外桶体的侧壁上，自底部向上1600mm范围内每隔400mm设置一个电热偶温度传感器导线插入孔管道，用于热电偶温度传感器导线穿过外桶体进入内桶体，并与外部采集仪连接。

在内桶体的顶板与底板中心均留设孔洞，孔洞直径与锚索测力计通道对中，且直径相同，以便锚索测力计穿过并锚固。

在靠近桶体底部且高于底座上边缘高度处的桶壁上，沿外桶体周长，均匀设有5个直径50mm的内补水口管道，用于往内、外桶体中的空隙处补给水。每个补水口管道通过补水管路与水压槽相连接。在补水管路上连接液体涡轮流量计，用以控制桶体的进水量。

所述内桶体底板上呈圆周均匀地留设5个直径为10mm的内排气口。

所述外桶体底板上设有两个直径为50mm的外排水口，且下部配有阀门。

如图5、6所示，所述固定支座采用普通钢材制成，其内径与外桶体外径相同，侧壁厚度为10mm，高度为200mm。固定支座底部中心处留有孔洞，以便锚索测力端部锚头穿过。固定支座预留有部分孔洞，以便当桶体与支座嵌固时内桶体排气口与外桶体排水口的通过。固定支座上还设有四个螺栓孔，用以连接四个固定支撑。

所述固定支撑为固定螺杆，固定螺杆和支座的直径均为50mm。固定螺杆具有足够的强度来保证固定支座和试验桶体之间不产生相对位移，支座能够支撑整个试验桶和土样的总重量，并使得桶体离开地面一定高度。

所述双桶体外壁沿圆周方向包裹一层保温岩棉材料，与桶体等高。预留有部分孔洞，以便内补水管路与热电偶温度传感器导线穿过。

一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置的试验方法，包括以下步骤：

（1）在内桶体底部放置一张圆形薄滤纸，将土样从顶部装入试验装置内桶，使其自由滑落到底部。

（2）将锚索从桶体中心管道穿过，在底端和顶端锚固，锚索测力计安装在锚垫座上，锚索从试验桶中心孔中穿过，测力计置于锚垫座和工作锚之间，并使锚索测力计的轴线与待测索轴线平行。安装时锚索测力计上下面与承压面之间应清理干净，不能有砂粒，否则会影响测值。锚索测力计应放置平稳，如发现几何偏心过大，应及时予以调整。

（3）沿桶壁留设孔插入热电偶温度传感器。接通桶壁上的外补水管道，供水并排除底板内气泡，调节供水装置。

（4）打开外补水口阀门，供水并使其充满整个内、外桶体之间的空隙。

（5）打开多功能冷却泵装置，调节温度。

（6）根据液体涡轮流量计记录土体含水量，并通过电脑终端记录冻胀力与温度数据。

本实用新型所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是：包括有内、外双桶体，内桶体顶端设有与桶壁紧密接触且可上下滑动的有机玻璃顶板，顶板与桶体底板中心均留设孔洞，对中设置与孔洞直径相等的锚索测力计通道，锚索测力计通过导线与采集仪相连，沿桶身高度方向上，在内、外桶壁相应高度位置上留设五个测温管道，埋设在土体中的热电偶温度传感器通过导线与外部采集仪连接，在靠近桶体底部外桶壁上，沿周长方向均布有五个外补水口，与外补水口相连的补水管路终端与一体积恒定的水压槽相连接，在每个补水管路上均安装液体涡轮流量计，桶体上预留有孔洞，内桶体底板上留有内排气口，外桶体底板留有外排水口，排水口设有阀门，桶体底部嵌套在固定支座中，固定支座预留有孔洞，当桶体与支座嵌固时内桶体排气口与外桶体排水口的通过，固定支座上还设有四个螺栓孔，连接四个固定支撑。

2.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是双桶体顶端设有环形多功能冷却泵。

3.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是所述内、外桶体为有机玻璃材质制作，沿桶身高度方向上，在内、外桶壁相应位置处设置五个电热偶温度传感器插入管道，安放电热偶温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是所述内桶体中心处安装一个有机玻璃材质制作的与桶体等高的圆柱形锚索测力计通道。

5.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是顶板和底板均为轻质高强的有机玻璃材料制作，顶板和底板中心留设孔洞用于锚固锚索测力计，内底板底部沿桶体周长环形设置五个内排气口，外底板底部两侧对称布置两个外排水口。

6.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是靠近桶体底部且高于底座上边缘高度处的桶壁上，沿桶体周长均匀地设有五个内补水口，内补水口通过内补水管路与水压槽相连接，内补水管路由橡胶材质制成，连接液体涡轮流量计。

7.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是桶体外壁沿圆周方向包裹一层保温岩棉材料，预留有孔洞，内补水管路与热电偶温度传感线从孔洞内通过。

8.根据权利要求1所述的一种自平衡土体冻胀双桶体试验装置，其特征是固定支座上预留有孔洞，固定支座上设有四个螺栓孔，连接四个固定螺杆作为固定支撑。