CN208488452U - 一种多功能冻胀、融沉试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能冻胀、融沉试验装置，包括承台，固定在承台上的高强丝杆，可视化有机玻璃筒，反力架，上下控温板，温度传感器，高精度轮辐式压力传感器，位移传感器，保温箱等。所述的有机玻璃筒侧壁开有均匀竖排圆孔，所述的控温板内设置有沟槽，用于进出冷媒和水源，补排水装置与上下控温板的补水口相连，高低温冻融试验机与上下控温板冷媒进出口相连，传感器通过采集仪连接计算机。本发明能够测试砂卵石试样的冻胀位移、冻胀力、融沉位移、导热系数、渗透系数。本试验装置具有多功能，高精度，易操作等优点。

Description

一种多功能冻胀、融沉试验装置

技术领域

本发明涉及岩土工程中卵石材料的冻结特性，研究不同卵石材料的冻胀、融沉特性、规律及其导热系数、渗透系数等，是一种新型多功能冻胀、融沉试验装置。

背景技术

随着经济社会的不断发展，人口的日益增长，人均土地占有量不断缩减，因此对城市地下空间的开发迫在眉睫。随着城市地下空间的开发，降水、堵水技术不能满足工程需要，如南京地跌在暗挖中遇到普通工法难以应对的问题，人工冻结法面对复杂地质条件表现出诸多优势，如无污染，高强度等。但是随之而来的是不同土质条件下，土体会产生冻胀变形，土中水分迁移，冻土融化，会带来底鼓，沉降等诸多问题，会影响周边建筑、道路的安全，威胁到人身财产的安全，但单独研究大卵石地层特性的仪器少之又少。北京地铁穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层，地下水丰富，水位高，补水迅速，国内外在该种地质条件下施工的情况尚不多见，没有较多经验可以借鉴。

此外，现有的冻胀试验设备大多功能单一，无法满足土体冻胀设计和施工过程中对各参数的需求，无法仅通过一台测试设备获得与冻胀、融沉特性相关的各个参数，或者通过一台试验设备仅做简单的调整获取各个参数，这导致试验设备无法满足需求，而使用多种设备时则又导致试验成本过高。

因此，研究出该地层的物理特性应是一次重要性技术突破。因此，发明一种研究卵石地层的冻胀、融沉特性、规律及物理性质的多功能仪器已不可忽视。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种研究卵石地层的冻胀、融沉特性、规律及物理性质的多功能冻胀、融沉试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明首先提供一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定冻胀、融沉位移，包括保温箱、底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、环形限位板、上控温板、螺纹丝杆、反力板、位移传感器；其中，底座设置在保温箱内底部，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，螺纹丝杆布置于有机玻璃筒外围，螺纹丝杆穿过“凸”字型下控温板固定在底座上，有机玻璃筒内用于铺设试验土样；环形限位板的环形部分设有通孔穿过螺纹丝杆并以固定螺母固定于有机玻璃筒顶面，在环形限位板的中心孔内布置上控温板，上控温板承载于试验土样上并且能够随试验土样的活动上下自由活动，在环形限位板的上方间隔一定距离设置反力板，反力板上设有通孔穿过螺纹丝杆并上下双向固定；在反力板上安装有位移传感器，其测针与上控温板接触，并预压一定量的初始位移；有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在测温孔内布置有温度传感器。

本发明还提供一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定冻胀、融沉力，包括保温箱、底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、环形限位板、上控温板、螺纹丝杆、反力板、轮辐式压力传感器；其中，底座设置在保温箱内底部，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，螺纹丝杆布置于有机玻璃筒外围，螺纹丝杆穿过“凸”字型下控温板固定在底座上，有机玻璃筒内用于铺设试验土样；环形限位板的环形部分设有通孔穿过螺纹丝杆并以固定螺母固定于有机玻璃筒顶面，在环形限位板的中心孔内布置上控温板，上控温板承载于试验土样上并且能够随试验土样的活动上下自由活动，在环形限位板的上方间隔一定距离设置反力板，反力板上设有通孔穿过螺纹丝杆并向上单向固定，向下自由移动；所述反力板底部中心设有小孔，轮辐式压力传感器通过螺杆旋入孔内与之固定，轮辐式压力传感器承载于上控温板表面；有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在测温孔内布置有温度传感器。

本发明还提供一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定导热系数，包括保温箱、底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、环形限位板、上控温板、螺纹丝杆，其中，底座设置在保温箱内底部，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，螺纹丝杆布置于有机玻璃筒外围，螺纹丝杆穿过“凸”字型下控温板固定在底座上，有机玻璃筒内均分为上下两层，下层铺设待测试样，上层为标准对照试样，环形限位板的环形部分设有通孔穿过螺纹丝杆并以螺母固定于有机玻璃筒顶面，在环形限位板的中心孔内布置上控温板，上控温板承载于标准对照试样表面并且能够随标准对照试样的活动上下自由活动，有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在上下两层分界面处的测温孔内布置针式温度传感器，使得针尖处的测温芯片位于有机玻璃筒中心处，其余测温孔内布置温度传感器；所述有机玻璃筒外壁包裹保温棉。

本发明还提供一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定渗透系数，包括底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、上下密孔透水板、示位管，其中，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为溢流孔，顶部的第一孔位连接溢流管，下方各孔位等距间隔连接多个示位管，其余孔位安装堵头，示位管后方放置刻度板；在有机玻璃筒内下控温板上铺设下密孔透水板，下密孔透水板上方用于铺设试验土样，试验土样的铺设高度略低于顶部第一孔位所在的高度，试验土样的顶面铺设上密孔透水板。

优选地，所述螺纹丝杆有四根，反力板边缘开有四个等直径的贯穿孔，用于使螺纹丝杆穿入，并在反力板上下表面旋入四对限位螺母固定，在反力板边缘两两相邻贯穿孔之间开有四个等直径的安装孔，用以安装四个位移传感器。

优选地，所述螺纹丝杆有四根，反力板边缘开有四个等直径的贯穿孔，用于使螺纹丝杆穿入，并在反力板上表面旋入四个限位螺母固定。

优选地，在下控温板与底部密孔透水板之间还铺设有一层不锈钢条，在底部密孔透水板上方还铺设有一金属网片作为过滤网。

优选地，所述上、下控温板边缘设冷媒进出孔，用于进出冷媒，其表面有环型沟槽，供冷媒循环，并在冷媒进出孔设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测冷媒温度变化。

优选地，所述上、下控温板边缘设补水孔，用于与补排水装置相连，供补排水使用，并在上、下控温板中心位置设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测上、下控温板的中心温度。

优选地，还包括可调平式手推车，其底部具有带刹车的万向轮，所述底座放置于可调平式手推车载物板上，所述的可调平式手推车通过调平螺母使载物板板面保持水平，并通过设置在载物板板底中心的水平报警传感器监测其平整度。

本发明的优点和产生的有益效果是：

1.本发明中设有上下控温板，可以模拟不同冻结方向不同冻结条件下的冻胀效率及冻胀、融沉规律。

2.本发明中可以通过固定梅花形钢反力板测量冻胀、融沉力，可以通过释放梅花形钢反力板测量冻胀、融沉位移，可以研究冻胀、融沉变形规律。

3.本发明中设有保温箱，底座增设保温棉，可以减小环境温度对实验的影响，使制冷/加热效率更切实有效。

4.本发明中的冷媒进出口、上下控温板中心均设有温度传感器，可监测冷媒的导热效率。

5.本发明中的有机玻璃筒每隔4cm安插有温度传感器，可实时记录每阶段的温度变化及试样的冻结效率；可以将温度传感器改成渗透示位管，用于测量试样的物理性质——渗透系数。

6.本发明中的手推车，板面固定有防滑水波纹胶垫，其轮子均为带刹车的万向轮，转向不受限制；可调整及监测板面平整度，防止因地面不平给实验带来误差。

7.本发明一机多用，仅通过一台测试设备获得与冻胀、融沉特性相关的各个参数，能够满足土体冻胀设计和施工过程中对各参数的需求，仅需简单调整，无需更换设备，提高了试验的便利性和大大降低了试验成本。

附图说明

图1为本发明模型主视图；

图2为本发明模型俯视图；

图3为本发明模型右视图；

图4为本发明模型中下控温板细部构造图，其中图(a)为俯视图，图(b)、(c)分别为图(a)的A-A 剖面图、B-B剖面图；

图5为本发明模型中上控温板细部构造图，其中图(a)为俯视图，图(b)、(c)分别为图(a)的A-A 剖面图、B-B剖面图；

图6为本发明模型中反力板构造图，其中图(a)为俯视图，图(b)为图(a)的A-A剖面图；

图7为本发明模型中密孔透水板示意图；

图8为本发明多功能冻胀、融沉试验装置用于测试冻胀位移的组装图，其中图(a)为主视图，图(b)、(c)分别为图(a)的右视图、俯视图；

图9为本发明多功能冻胀、融沉试验装置用于测试冻胀力的组装图，其中图(a)为主视图，图(b)、 (c)分别为图(a)的右视图、俯视图；

图10为本发明多功能冻胀、融沉试验装置用于测试导热系数的组装图，其中图(a)为主视图，图(b)、 (c)分别为图(a)的右视图、中央横剖面图；

图11为本发明多功能冻胀、融沉试验装置用于测试渗透系数的组装图，其中图(a)为主视图，图(b)、 (c)分别为图(a)的右视图、底板处的横剖面图；

图中：

1.位移传感器；2.螺纹丝杆；3.限位螺母；4.反力板；5.上控温板；6.环形限位板；7.温度传感器；8.温度传感器；9.有机玻璃筒；10.保温箱；11.温度传感器；12.循环沟槽；13.下控温板；14.保温棉；15.调平螺母；16.万向轮；17.把手；18.轮辐式压力传感器；19.上补水孔；20.示位管；21.下补水孔；22.载物板；23. 调节阀；24.补水调平丝杆；25.紧固螺母；26.可视化补水桶；27.下控温板冷媒出口；28.下控温板冷媒进口； 29.上控温板冷媒进口；30.上控温板冷媒出口；31.下密孔透水版；32.上密孔透水版；33.堵头；34.刻度板； 35.不锈钢钢条；36.溢流管；37.针式温度传感器；38.水头管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

还需要说明的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见附图1-3，本发明的多功能冻胀、融沉试验装置，主要包括底座，保温箱10，固定在底座上的高强螺纹丝杆2，可视化有机玻璃筒9，反力板4，上控温板5，下控温板13，环形限位板6，温度传感器，位移传感器1，高精度轮辐式压力传感器18，以及配套辅助设备，例如可调平式手推车，补排水装置，高低温冻融循环试验机，计算机，螺母，接头，堵头等。

底座表面边缘设有四个等直径的圆孔，高强螺纹丝杆穿过下控温板通过螺母固定在底座的四个等直径圆孔内，底座与下控温板通过变径固定在一起，变径部分略小于有机玻璃筒内径。所述的有机玻璃筒9开有均匀竖排圆孔，所述的控温板内设置有循环沟槽12，所述的补排水装置与上下控温板的补水口相连，所述的高低温冻融试验机与上下控温板的冷媒进出口相连，各传感器通过连接采集仪器，接入到计算机。

所述的有机玻璃筒形态透明，其内径略大于上下控温板直径，二者通过密封胶圈实现密封不漏水，与底座相切。当测量冻胀力和位移时，孔位安装温度传感器，测量不同位置的试样温度、传热效率；当测量导热系数时，玻璃筒按试验有效高度，均分为上下两层，在上下两层分界面处的测温孔内布置针式温度传感器，其余测温孔内布置pt100型温度传感器；当测量渗透系数时，顶部及底部孔位作为出水口，第3、7、 11孔位安装示位管，其他孔位用堵头封住。

上述补排水装置采用一种恒压补排水装置，包括可视化补水桶26、恒压系统、给水系统，具体参见图 1，可视化补水桶26由外层玻璃筒、内层玻璃筒和“凸”字型底板构成，外层玻璃筒密封连接“凸”字型底板的整体部周缘，内层玻璃筒密封连接“凸”字型底板的凸出部周缘，构成内外筒结构，两个玻璃筒与“凸”字型底板的密封连接可采用O型密封圈实现连接部位密封不漏水；恒压系统为：在“凸”字型底板的凸出部设置有第一溢流孔和补排水孔，在“凸”字型底板凸出部外围的整体部设置有第二溢流孔，第一溢流孔上端连接溢流管，下端连接U型管的一端，U型管的另一端连接第二溢流孔，所述补排水孔通过补排水管连接冻胀装置的下补水孔21。补排水管上设置有调节阀23。可视化补水桶26通过补水调平丝杆24支撑，并通过紧固螺母25固定于地面或者其他移动底座。该部分内容在本人另一篇专利文件中具体阐述。

本发明的多功能冻胀、融沉试验装置，在具体使用时，根据所需技术参数不同，对本发明试验装置进行适当调整，即可得到不同功能的试验装置，具体参见如下详细阐述。

实施例1——冻胀、融沉位移测定：

参见附图1-3、8，一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定冻胀、融沉位移，包括保温箱10、底座、“凸”字型下控温板13、有机玻璃筒9、环形限位板6、上控温板5、螺纹丝杆2、反力板4、位移传感器1以及温度传感器8；其中，底座设置在保温箱内底部，下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接下控温板的凸出部周缘，螺纹丝杆布置于有机玻璃筒外围，螺纹丝杆穿过下控温板固定在底座上，有机玻璃筒内用于铺设试验土样；环形限位板的环形部分设有通孔穿过螺纹丝杆并以固定螺母固定于有机玻璃筒顶面，在环形限位板的中心孔内布置上控温板，上控温板承载于试验土样上并且能够随试验土样的活动上下自由活动，在环形限位板的上方间隔一定距离设置反力板，反力板上设有通孔穿过螺纹丝杆并以限位螺母3固定，在反力板上安装有位移传感器1，其测针与上控温板接触，并预压一定量的初始位移；有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在测温孔内布置有温度传感器8。

参见图4，所述的“凸”字型下控温板13设冷媒进口28和冷媒出口27，冷媒进口28设置于“凸”字型下控温板一侧的边缘处，冷媒出口27设置于“凸”字型下控温板另一侧的边缘处，“凸”字型下控温板13上表面有环型循环沟槽12，环型循环沟槽具体设置于“凸”字型下控温板的凸出部区域内，冷媒进出口的进出通道伸入到“凸”字型下控温板的凸出部内，并与环型循环沟槽联通。环型循环沟槽供冷媒循环，提升了试样的制冷/热效率，在冷媒进出口设置有温度传感器接口，接入温度传感器，用于监测冷媒进出口温度变化，进而求得制冷/加热效率。

此外，在“凸”字型下控温板的边缘处，设置有下补水孔21，供补排水装置补排水使用；下补水孔 21的进出通道伸入到“凸”字型下控温板的凸出部内临近中心位置，并且在临近中心位置有温度传感器接口，接入温度传感器11，测量下控温板13的中心温度，所述温度传感器11优选采用螺钉式温度传感器，安装在温度传感器接口处，具体参见图4中的图(c)。

参见图5，所述的上控温板5设冷媒进口29和冷媒出口30，上控温板的下表面有环型循环沟槽，冷媒进口29设置于上控温板的顶面一侧临近边缘处，冷媒出口30设置于上控温板的顶面另一侧临近边缘处，冷媒进出口的进出通道伸入到上控温板的下表面，与环型循环沟槽联通。环型循环沟槽供冷媒循环，提升了试样的制冷/热效率。在冷媒进出口设置有温度传感器接口，接入温度传感器，用于监测冷媒进出口温度变化，进而求得制冷/加热效率。

此外，在上控温板的顶面临近边缘处，设置有上补水孔19，供补排水装置补排水使用；上补水孔19 的进出通道伸入到上控温板的下表面，并且在临近中心位置有温度传感器接口，接入温度传感器7，测上控温板的中心温度，所述温度传感器7优选采用螺钉式温度传感器，安装在温度传感器接口处，具体参见图5中的图(c)。

所述的温度传感器8可采用PT100型热敏电阻温度计，每隔4cm呈与玻璃筒侧壁垂直状安插在有机玻璃筒侧壁上的圆孔内，温度计另一端接入静态应力应变采集仪，连接到计算机。

冻胀、融沉位移测试时，可根据具体实验方案选择上部冻结下部补排水、上部冻结不排水、下部冻结上部补排水、下部冻结不排水或者上下同时冻结不排水实验。具体实验流程如下：

将有机玻璃筒9放置于“凸”字型下控温板13上，通过下控温板内置的密封胶圈使其密封不透水，在其上安装环形限位板6，用螺母固定，使有机玻璃筒与下控温板紧密贴合，不发生相对位移。将待检测试验土样(一般为大粒径土)装入有机玻璃筒内，根据所需不同的密实度，分层夯实土样，达到预定高度后，盖上上控温板5。

试验开始前，若试验为封闭系统，则需关闭补排水装置的调节阀23即可，若为开放系统，则需打开补排水装置，通过补排水装置的限位螺母，调节补水桶水头高度，使补水桶水位高度与水头管38水位齐平，冻结过程中，可持续为试验土样补水或排水。补排水桶下部的压力传感器，可实时监测有机玻璃筒内水量变化，通过计算机生成水量变化曲线。

梅花形钢反力板4通过上下两个限位螺母3，固定在高强螺纹丝杆2上，使梅花形钢反力板位置固定，随后安装位移传感器1，使其指针与上控温板5接触，并预压一定初始位移，通过位移集线器，接入计算机，对数据进行清零，各温度传感器接静态应力应变采集仪，连接到计算机。连接各管路，设定目标温度 (一般先低温冻胀后高温融沉)，开启高低温冻融试验机，开启各数据采集仪，此时，土样冻胀、融沉位移的实时变化过程会自动记录在电脑上，分析数据得到不同冻胀、融沉阶段温度及位移的变化规律、热交换效率等。通过分析土样的冻胀、融沉变化规律，提出有效解决冻胀作用对地表建筑物及地下构筑的不利影响。

实施例2——冻胀、融沉力测定：

参见附图9，一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定冻胀、融沉力，与实施例1区别仅在于将位移传感器1卸下，将梅花形钢反力板4上下端限位螺母3拧下，取下梅花形钢反力板4，在其底部中心的小孔内通过螺杆旋入轮辐式压力传感器18并与梅花形钢反力板4固定，梅花形钢反力板4通孔再穿入到高强螺纹丝杆2中，在梅花形钢反力板4上部安装限位螺母3，其下部不安装限位螺母3，轮辐式压力传感器18承载在上控温板5上，试样下沉时能够随试样下沉。

与冻胀、融沉位移不同，冻胀、融沉力试验时，边界条件应为固定边界条件，当有机玻璃筒内填满土体，盖上上控温板后，将高精度轮辐式传感器旋入梅花形钢反力板底部中心位置，使其刚性连接，通过螺纹丝杆上部限位螺母3，施加一定压力初始值(每次试验预载值相同)，预载压力随土体松弛变形，逐渐降低，当压力值趋于平缓，且数值大于0时，开始冻胀力试验，边界补水条件跟试验方案确定，温度数据、冻胀力数据自动采集、记录。

实施例3——导热系数测定：

结合图10，一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定导热系数，与前述实施例不同的是，取消反力板，玻璃筒按试验有效高度，均分为上下两层，下层铺设待测试样，上层为标准对照试样(石蜡等)，上控温板承载于标准对照试样表面并且能够随标准对照试样的活动上下自由活动，有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在上下两层分界面处的测温孔内布置针式温度传感器37，使得针尖处的测温芯片位于有机玻璃筒中心处，其余测温孔内布置pt100型温度传感器8；玻璃筒外壁包裹两层1.5cm厚保温棉，确保上下端热量(冷量)传递方向为玻璃筒轴线方向，径向热量(冷量)散失可以忽略。

通过上下控温板进出口温度传感器测得温差，得到散热(冷)量，通过侧壁温度监测点，获得土层温度梯度，计算标准试样和待测试样的导热系数，其中标准试样导热系数的测量值与标准参考值可作为试验装置精准度的校正依据，待测试样实验值经校准后得到待测试样导热系数的真实值。上述计算导热系数的方法为常规计算方法，在此不具体阐述。

实施例4——渗透系数测定：

结合图11，一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定渗透系数，与前述实施例不同的是，移除保温箱，卸下环形限位板、反力板，有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为溢流孔，顶部的第1孔位安装12毫米口径格林接头，连接溢流管36，用于稳定水位高度，第3、7、11孔位安装8毫米格林接头，通过透明橡胶管连接三个示位管20，示位管后面放置刻度板34，用于读取各示位管水位高度，采用透明橡胶管过渡，能够直观地看见接头处的堵塞情况，其余孔位安装8毫米格林接头并连接堵头33，将不需要的孔封住。下控温板上铺设8根长12cm、宽1cm、高2.5cm的不锈钢条。不锈钢条层上铺设下密孔透水板 31，在下密孔透水板上方还铺设有一直径300mm、30目的圆形金属网片作为过滤网。通过设置一层不锈钢条层，能够架空下密孔透水板，防止下密孔透水板上的密布透水小孔被下控温板挡住而影响透水效果。

按试验要求，将干土样分层装入有机玻璃筒内，每层4-5cm，根据要求的密度，控制试样厚度，最后一层试样应低于溢流管36连接的第1孔位3-4cm，并在试验土样的顶面铺设一个上密孔透水板32，或者 30目金属网片。

通过下补水孔21对筒内试样进行补水，补水至溢流管36有水溢出时，检查三个示位管管内水位高度是否一致，若不一致则说明示位管有堵塞现象，需重新插拔示位管，若示位管水位高度一致，关闭下补水孔21，在试样顶部放置补水管，开启下补水孔21，此时，下补水孔21作为排水孔使用，调节补水管水量，使得溢流管36内有水持续流出，且玻璃筒内水位稳定，此时实验为常水头渗透试验，待示位管20水位高度稳定后，读取刻度板的刻度值，即水位差。按规定时间记录渗出水量，多组测量取平均值。根据不同工况，改变土样密实度，反复试验，测定不同密实度条件下土体的渗透系数。

以上各实施例，结合附图4-6，优选所述“凸”字型下控温板13、上控温板5均为圆形，所述有机玻璃筒9呈圆柱形。底座为保温底座，呈圆柱形，其内填充保温棉14。

优选反力板4为梅花形钢反力板，所述螺纹丝杆2有四根，梅花形钢反力板表面边缘开有四个等直径的贯穿孔，用于使螺纹丝杆穿入，并在梅花形钢反力板上下表面旋入四对限位螺母3固定，或者在梅花形钢反力板上表面旋入四个限位螺母3固定。

所述梅花形钢反力板的表面边缘相邻贯穿孔之间开有四个等直径的安装孔，用以架设位移传感器1，将位移传感器1放入其上等直径的四个孔位中，使测针与上控温板相接触。

上述实施例中，所述的保温箱10优选为长方体，外层为不锈钢，内贴有6cm厚保温层。

还可进一步设置可调平式手推车，具有推车把手17，其底部具有带刹车的万向轮16，试验底座放置于可调平式手推车载物板22上，通过调平螺母15使载物板板面保持水平，载物板板底中心设置水平报警传感器监测其平整度。水平报警传感器连接计算机，监测板面平整度和倾斜度，若倾斜度超出设定值，其会发出警报声。

试验中使用的补水管及冷媒管材质为聚乙烯，补水管一端连接补水装置，一端接上、下控温板的补水口；冷媒管进出口对应连接高低温冻融循环试验机进出口，管材两端设有止水套箍，防止漏液。管材外包保温棉，防止冷量/热量散失。

以上实例，仅用为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不仅限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本发明披露的技术范围内，可想到的变化或等同替换，都应涵盖在本发明的保护范围之中。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定冻胀、融沉位移，其特征在于：包括保温箱、底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、环形限位板、上控温板、螺纹丝杆、反力板、位移传感器；其中，底座设置在保温箱内底部，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，螺纹丝杆布置于有机玻璃筒外围，螺纹丝杆穿过“凸”字型下控温板固定在底座上，有机玻璃筒内用于铺设试验土样；环形限位板的环形部分设有通孔穿过螺纹丝杆并以固定螺母固定于有机玻璃筒顶面，在环形限位板的中心孔内布置上控温板，上控温板承载于试验土样上并且能够随试验土样的活动上下自由活动，在环形限位板的上方间隔一定距离设置反力板，反力板上设有通孔穿过螺纹丝杆并上下双向固定；在反力板上安装有位移传感器，其测针与上控温板接触，并预压一定量的初始位移；有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在测温孔内布置有温度传感器。

2.根据权利要求1所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述螺纹丝杆有四根，反力板边缘开有四个等直径的贯穿孔，用于使螺纹丝杆穿入，并在反力板上下表面旋入四对限位螺母固定，在反力板边缘两两相邻贯穿孔之间开有四个等直径的安装孔，用以安装四个位移传感器。

3.根据权利要求1所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述上、下控温板边缘设冷媒进出孔，用于进出冷媒，其表面有环型沟槽，供冷媒循环，并在冷媒进出孔设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测冷媒温度变化。

4.根据权利要求1所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述上、下控温板边缘设补水孔，用于与补排水装置相连，供补排水使用，并在上、下控温板中心位置设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测上、下控温板的中心温度。

5.根据权利要求1所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，还包括可调平式手推车，其底部具有带刹车的万向轮，所述底座放置于可调平式手推车载物板上，所述的可调平式手推车通过调平螺母使载物板板面保持水平，并通过设置在载物板板底中心的水平报警传感器监测其平整度。

6.一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定冻胀、融沉力，其特征在于：包括保温箱、底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、环形限位板、上控温板、螺纹丝杆、反力板、轮辐式压力传感器；其中，底座设置在保温箱内底部，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，螺纹丝杆布置于有机玻璃筒外围，螺纹丝杆穿过“凸”字型下控温板固定在底座上，有机玻璃筒内用于铺设试验土样；环形限位板的环形部分设有通孔穿过螺纹丝杆并以固定螺母固定于有机玻璃筒顶面，在环形限位板的中心孔内布置上控温板，上控温板承载于试验土样上并且能够随试验土样的活动上下自由活动，在环形限位板的上方间隔一定距离设置反力板，反力板上设有通孔穿过螺纹丝杆并向上单向固定，向下自由移动；所述反力板底部中心设有小孔，轮辐式压力传感器通过螺杆旋入孔内与之固定，轮辐式压力传感器承载于上控温板表面；有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在测温孔内布置有温度传感器。

7.根据权利要求6所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述螺纹丝杆有四根，反力板边缘开有四个等直径的贯穿孔，用于使螺纹丝杆穿入，并在反力板上表面旋入四个限位螺母固定。

8.根据权利要求6所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述上、下控温板边缘设冷媒进出孔，用于进出冷媒，其表面有环型沟槽，供冷媒循环，并在冷媒进出孔设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测冷媒温度变化。

9.根据权利要求6所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述上、下控温板边缘设补水孔，用于与补排水装置相连，供补排水使用，并在上、下控温板中心位置设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测上、下控温板的中心温度。

10.根据权利要求6所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，还包括可调平式手推车，其底部具有带刹车的万向轮，所述底座放置于可调平式手推车载物板上，所述的可调平式手推车通过调平螺母使载物板板面保持水平，并通过设置在载物板板底中心的水平报警传感器监测其平整度。

11.一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定导热系数，其特征在于：包括保温箱、底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、环形限位板、上控温板、螺纹丝杆，其中，底座设置在保温箱内底部，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，螺纹丝杆布置于有机玻璃筒外围，螺纹丝杆穿过“凸”字型下控温板固定在底座上，有机玻璃筒内均分为上下两层，下层铺设待测试样，上层为标准对照试样，环形限位板的环形部分设有通孔穿过螺纹丝杆并以螺母固定于有机玻璃筒顶面，在环形限位板的中心孔内布置上控温板，上控温板承载于标准对照试样表面并且能够随标准对照试样的活动上下自由活动，有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为测温孔，在上下两层分界面处的测温孔内布置针式温度传感器，使得针尖处的测温芯片位于有机玻璃筒中心处，其余测温孔内布置温度传感器；所述有机玻璃筒外壁包裹保温棉。

12.根据权利要求11所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述上、下控温板边缘设冷媒进出孔，用于进出冷媒，其表面有环型沟槽，供冷媒循环，并在冷媒进出孔设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测冷媒温度变化。

13.根据权利要求11所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，所述上、下控温板边缘设补水孔，用于与补排水装置相连，供补排水使用，并在上、下控温板中心位置设有温度传感器接口，接入温度传感器，监测上、下控温板的中心温度。

14.根据权利要求11所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，还包括可调平式手推车，其底部具有带刹车的万向轮，所述底座放置于可调平式手推车载物板上，所述的可调平式手推车通过调平螺母使载物板板面保持水平，并通过设置在载物板板底中心的水平报警传感器监测其平整度。

15.一种多功能冻胀、融沉试验装置，用于测定渗透系数，其特征在于：包括底座、“凸”字型下控温板、有机玻璃筒、上下密孔透水板、示位管，其中，“凸”字型下控温板设置于底座上，有机玻璃筒密封连接“凸”字型下控温板的凸出部周缘，有机玻璃筒侧壁竖向开有一排等距的圆孔作为溢流孔，顶部的第一孔位连接溢流管，下方各孔位等距间隔连接多个示位管，其余孔位安装堵头，示位管后方放置刻度板；在有机玻璃筒内下控温板上铺设下密孔透水板，下密孔透水板上方用于铺设试验土样，试验土样的铺设高度略低于顶部第一孔位所在的高度，试验土样的顶面铺设上密孔透水板。

16.根据权利要求15所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，在下控温板与底部密孔透水板之间还铺设有一层不锈钢条，在底部密孔透水板上方还铺设有一金属网片作为过滤网。

17.根据权利要求15所述的多功能冻胀、融沉试验装置，其特征在于，还包括可调平式手推车，其底部具有带刹车的万向轮，所述底座放置于可调平式手推车载物板上，所述的可调平式手推车通过调平螺母使载物板板面保持水平，并通过设置在载物板板底中心的水平报警传感器监测其平整度。