SU916650A1 - Устройство процессов для моделирования промерзания грунта 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изысканиях в лабораторных и полевых условиях для определения пучинистых свойств грунтов.

Известно устройство для моделирования процессов промерзания грунта, включающее полый контейнер-гильзу из теплоизоляционного материала с образцом грунта, на торцах которого смонтированы криостатирующие и термостатирующие термоэлементы, измерительные приборы [1].

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений объемного расширения образца грунта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для моделирования процессов промерзания грунта, включающее , размещенную в стаканообразном кожухе теплоизоляционную оболочку с внутренней цилиндрической гильзой, на торцах которой размещены нижние и

2

верхние термоэлементы и измерительные приборы [23. у

Недостатком этого устройства является то, что оно не дает возможности получения необходимой информа⁵ ции. Кроме того, оно не обеспечивает высокой точности измерений объемного изменения образца грунта.

Цель изобретения - повышение ди® . апазона и точности исследований. Поставленная цель достигается

тем, что устройство для моделирования процессов промерзания грунта, включающее размещенную в стаканооб¹⁵ разном кожухе теплоизоляционную обобочку с внутренней цилиндрической гильзой, на торцах которой размещены нижние и верхние термоэлементы, и измерительные приборы., снабжено размещенным в теплоизоляционной оболочке металлическим экраном, на дне которого жестко закреплен нижний термоэлемент, а верхняя часть металι 4

тен. Этому теплообмену препятствует кроме того и внутренний слой Б теплоизоляции. Толщина стенки экрана 5 подбирается таким образом, чтобы обе·^ спечить вдоль нее теплопоток, в 2-10 раз превышающий теплопоток через образец. При этом первое число соответствует меньшим энергозатратам, а второе - лучшей теплозащите. Большой теплопоток вдоль экрана 5 обеспечивает снижение требований к внешней теплоизоляции 7, резко уменьшая влияние температуры окружающей среды, при этом площади соединений и сечения примыкающих к термоэлементам торцовых частей экрана 5 должны заметно превышать сечения цилиндра 3 с целью максимально возможного уменьшения градиентов температуры в этих 20 частях.

Обеспечение минимального теплообмена образца исследуемого грунта с окружающей средой превышает точность физического’моделирования процесса 25 промерзания грунта, что позволяет уменьшить число необходимых испытаний. Кроме того', устройство позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизоляции устройства и соответ30 ственно значительно уменьшить его габариты. Большим преимуществом устройства является возможность его использования различными изыскательскими организациями в полевых условиях в 35 зимнее время или совместно с морозильными установками без точного поддержания температуры окружающей устройство среды. При применении автономных криостатов и циркулирующего до хладагента можно разместить устройство непосредственно в отепленных помещениях.

3 9166

лического экрана контактирует с верхним термоэлементом.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство содержит верхний 1 и ! нижний 2 термоэлементы, размещенную между ними цилиндрическую гильзу 3 с образцом 4 грунта, металлический экран 5, который установлен между внутренним слоем 6 теплоизоляционной ’ оболочки и внешним слоем 7 со стаканообразным кожухом 8. Между верхним термоэлементом 1 и торцом металлического экрана имеется скользящий контакт 9. Термоэлементы 1 и 2 снабжены ’ источниками 10 и 11 тепла.

К верхнему термоэлементу 1 (криостату) подводится охлажденный хладагент, причем регулирование термоэлемента 1 осуществляется через усилитель (не показан) с обратной связью электрическим источником 10 тепла. Нижний термоэлемент 2 снабжен источником 11 тепла, обеспечивающим поддержание заданной- температуры у нижнего торца образца 4 грунта. В зависимости от разности температур верхнего и нижнего термоэлементов внутри образца 4 происходит перераспределение температур по высоте образца 4 и соответственно перемещение фронта промерзания. Величина пучения в это время характеризует пучинистые свойства грунта. Тепловой экран 5 жестко соединен с нижним термоэлементом 2 и скользящим контактом 9 “ с верхним термоэлементом 1. Оба соединения обеспечивают надежный тепловой контакт экрана с термоэлементами 1 и 2. Зазор верхнего скользящего контакта 9 заполнен теплопроводной смазкой или выполнен с циркулирующим через гибкие шланги между верхним термоэлементом 1 и верхней торцовой частью экрана хладагентом. Торцы теплового экрана принимают температуру соответствующих термоэлементов и вдоль корпуса экрана 5 в каждом из диаметральных сечений устанавливаются соответствующие температуры-изотермы. Эти изотермы распределяются вдоль корпуса экрана 5 линейно. Близко к линейному и распределение изотерм диаметральных сечений вдоль образца 4 грунта. Разность температур между образцом 4 и экраном 5 в каждом из соответствующих сечений незначительна и теплообмен между ними незаме45

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для моделирования процессов промерзания грунта, включающее размещенную в стаканообразном ₅₀ кожухе теплоизоляционную оболочку с внутренней цилиндрической гильзой, на торцах которой размещены нижние и верхние термоэлементы, и измерительные приборы, отличающеес я тем, что, с целью повышения диапазона и точности исследований, оно снабжено размещенным в теплоизоляционной оболочке металлическим экра·

   5

   ном, на дне которого жестко закреплен нижний термоэлемент, а верхняя часть металлического экрана контактирует с верхним термоэлементом.