恒压自循环冻胀试验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种恒压自循环冻胀试验系统，包括冻胀试验分系统和水压控制分系统，冻胀试验分系统包括试验箱体以及控制器模块，箱体内设置有用于盛装土样的试样盒；箱体内还设置有温度检测装置、制冷装置、位移检测装置以及压力装置；试验箱体内设置有底座，底座上设置有保水池，试样盒放置于保水池中，试样盒的底面为具有一定厚度的带孔垫板；水压控制分系统包括贮水池和主动输水装置，贮水池通过管道向保水池供水，主动输水装置用于向贮水池内输水；底座上开设排水口，保水池超过一定位置的水由排水口排出。本实用新型专利技术既可在实验室内模拟素土与盐渍土在低温环境下吸水冻胀变形试验，又能够保证试验过程中水压的恒定以及试验用水循环利用。

Constant pressure self circulation frost heave test system

The utility model discloses a constant pressure self-circulation frost heave test system, which comprises a frost heave test subsystem and a water pressure control subsystem. The frost heave test subsystem comprises a test box and a controller module. A sample box for loading soil samples is arranged in the box, and a temperature detection device, a refrigeration device and a displacement are arranged in the box. The test box is provided with a base, a water holding tank is arranged on the base, and the sample box is placed in the water holding tank. The bottom of the sample box is a certain thickness of orifice pad. The water pressure control subsystem includes a water storage tank and an active water conveying device. The water storage tank is supplied to the water holding tank through a pipeline, and the water is conveyed actively. The water device is used for transporting water to the reservoir; a drainage outlet is arranged on the base, and the water exceeding a certain position in the reservoir is discharged from the drainage outlet. The utility model can not only simulate the water absorption and frost heave deformation test of plain soil and saline soil in laboratory under low temperature environment, but also ensure the constant water pressure in the test process and the recycling of test water.

【技术实现步骤摘要】
恒压自循环冻胀试验系统
本技术属于土体试验
，特别涉及一种恒压自循环冻胀试验系统。
技术介绍
土体冻胀和盐胀是由土中水成冰和盐晶析出引起体积膨胀的现象。冻土和盐渍土地区的工程构筑物都会由于土体的冻胀和盐胀而遭受破坏。因此，深入开展土体冻胀和盐胀机理的研究势在必行。土工试验方法标准(GB/T50123-1999)中的冻胀试验机类型因结构形式简单，而在土体冻胀量的测定方面被广泛采用，但该类型试验机也存在着明显的不足，即其供水系统为具有一定高度的封闭塑料管，试验过程中水压会随水位的改变而改变，势必会对试验结果产生影响，事实证明当塑料管中水位较高时，还容易导致水四处溢流；若其供水系统为自来水补给，因试验周期长必然导致水资源的浪费，且不能用于地下水为卤水情况的试验模拟，以至于无法开展盐渍土冻胀试验研究。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种恒压自循环冻胀试验系统，既可在实验室内模拟素土与盐渍土在低温环境下吸水冻胀变形试验，又能够保证试验过程中水压的恒定以及试验用水循环利用。为解决上述技术问题，本技术所提供的恒压自循环冻胀试验系统包括冻胀试验分系统和水压控制分系统，所述冻胀试验分系统包括试验箱体以及控制器模块，所述试验箱体内设置有用于盛装土样的试样盒；所述试验箱体内还设置有温度检测装置、制冷装置、位移检测装置以及压力装置，所述位移检测装置用于检测土样的变形量，所述压力装置用于模拟土样上部荷载；所述温度检测装置、制冷装置、位移检测装置均与所述控制器模块连接；所述试验箱体内还设置有底座，所述底座上设置有保水池，所述试样盒放置于所述保水池中，所述试样盒的底面为具有一定厚度的带孔垫板；所述水压控制分系统包括贮水池和主动输水装置，所述贮水池通过管道向所述保水池供水，所述主动输水装置用于向所述贮水池内输水；所述底座上还开设有排水口，所述保水池超过一定位置的水由所述排水口排出。在上述技术方案中，土样放置于试样盒中。通过主动输水装置向贮水池内输水，能够保持贮水池内的水量的稳定，因而通过调节贮水池的高度，能够将保水池中的水维持在一定量，而保水池中的水通过带孔垫板供土样吸收，即带孔垫板中的水量水压也是稳定的，因而能够保持向土样供水压力的稳定。由于底座设置有排水口，因而既能够进一步保持带孔垫板中的水位的稳定，也就是进一步保持向土样供水压力的稳定，又能够防止出现水四处溢流。在控制器模块的控制作用下，通过温度检测装置检测试验箱体内的试验温度，温度检测数据传输至控制器模块，并由控制器模块控制制冷装置将试验箱体内的温度控制在设定的范围或者数值或者按照设定进行温度变换，保证了试验温度的准确性和稳定性。通过位移检测装置能够实时、准确地检测土样在冻胀试验过程中的变形量，通过压力装置能够模拟土样上部荷载。上述技术方案操作简便，使得在实验室内即可模拟素土与盐渍土在低温环境下吸水冻胀变形试验，同时又能够保证试验过程中水压的恒定，因而能够提高试验的准确性。本技术除了可以完成地下水为淡水时的土体吸水冻胀试验外，还可以通过在贮水池中盛装盐溶液等来模拟特殊条件下(如盐渍土)的土样冻胀量测量，了解盐渍土等在冻胀作用下体积的变化规律、水盐迁移变化规律，为盐渍土冻胀性的研究提供了一种新的试验工具，具有很好的科研和实用价值，适用范围更加广泛。作为改进，所述制冷装置包括轻制冷模块和重制冷模块，从而能够进行不同温度条件下的冻胀模拟试验。作为改进，所述试样盒的顶面可上下活动，所述位移检测装置用于检测所述顶面的活动数据，从而能够准确检测土样在冻胀试验过程中竖直方向上的变形量，进一步提高试验的准确性，且这种检测方式更加简便易行。作为改进，所述试样盒的顶面可上下活动，所述压力装置作用于所述试样盒顶面，从而能够准确模拟上部荷载，进一步提高试验的准确性，且这种模拟方式更加简便易行。作为改进，所述压力装置的压力源为可更换的砝码，从而能够进行压力变化，进一步提高了本技术试验的准确性以及多功能性。作为改进，所述试验箱体和/或试样盒为保温箱体和/或保温盒，有利于进一步提高试验温度的稳定性，从而提高试验准确性。作为改进，所述水压控制分系统还包括沉降池以及供水池，两者被过滤装置分隔形成，所述排水口的排水通过管道流向所述沉降池，所述主动输水装置用于从所述供水池向所述贮水池输水。由于沉降池和供水池被过滤装置分隔形成，因而当供水池由于向贮水池输水而发生水位变化时，沉降池中的水能够经过滤装置过滤进入供水池。还由于排水口的排水流向沉降池，因而也就形成了一个贮水池-保水池-带孔垫板-沉降池-供水池-贮水池的水循环系统，因而本技术在整个试验过程中的水被循环利用，提高了水的利用率，不会造成水的浪费，具有节约资源的特点。由于沉降池中的水需经过过滤装置进入供水池中，因而也就保证了整个试验用水的洁净度，防止对各部件造成损害。作为改进，所述过滤装置包括填充有过滤材料的过滤体，所述过滤体有两个侧面分别作为所述沉降池与供水池的一个侧面，且所述过滤体的这两个侧面上设置有开口，所述开口设置有滤网。通过滤网与过滤材料能够实现水的多重过滤，保证进入供水池中水的洁净度。作为改进，所述沉降池一侧的滤网低于所述供水池一侧的滤网，这样可以使得水分完全通过过滤材料过滤后到达供水池，从而进一步提高过滤效果。作为改进，所述贮水池设置有溢流口，所述溢流口位于所述沉降池上方，进一步保证了在试验过程中水不会被浪费。附图说明图1是本技术具体实施方式的结构示意图。图2是本技术具体实施方式中冻胀试验分系统的结构示意图。图3是本技术具体实施方式中水压控制分系统的结构示意图。具体实施方式参考图1至图3，该恒压自循环冻胀试验系统包括包括冻胀试验分系统和水压控制分系统。冻胀试验分系统包括带有保温材料的试验箱体4，还包括控制器模块1，控制器模块1设置于试验箱体4外部并与试验箱体4安装在一起。控制器模块1上设置有按键以及显示装置2。试验箱体4内设置有竖直设置的柱形透明试样盒11(方柱形或者圆柱形)，试样盒11外侧设置有保温材料9。试样盒11的顶面可以上下活动，试样盒11的底面为具有一定厚度的带孔垫板14。试样盒11内放置有土样，且土样上下各铺一层湿润的滤纸。试验箱体4内还设置有温度检测装置3、制冷装置、位移检测装置5以及压力装置6。其中，制冷装置包括轻制冷模块和重制冷模块，轻制冷模块可以采用常用制冷设备8，重制冷模块采用负温循环液制冷，包括负温循环液进出口7以及负温循环液管道，负温循环液管道可以围绕试样盒11设置或者设置于试样盒11顶面，通过重制冷模块可以将试验温度降得更低。温度检测装置3包括热敏电阻，并设置多个测温点16，进行轻致冷、重制冷以及试样盒11内部的温度检测，因而试样盒11上可以预留温度检测口。温度检测装置3以及制冷装置均与控制器模块1通过合适方式连接(例如线路连接或者无线通讯连接)，温度检测数据通过显示装置2进行显示，并可以通过控制器模块1的按键进行温度设定，从而控制轻制冷模块或者重制冷模块的运行。位移检测装置5可以采用位移计等装置，用于检测试样盒4顶面的位移数据。位移检测装置5与控制器模块1通过合适方式连接(例如线路连接或者无线通讯连接)，位移检测数据通过显示装置2进行显示。压力装置6包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.恒压自循环冻胀试验系统，其特征在于：包括冻胀试验分系统和水压控制分系统，所述冻胀试验分系统包括试验箱体以及控制器模块，所述试验箱体内设置有用于盛装土样的试样盒；所述试验箱体内还设置有温度检测装置、制冷装置、位移检测装置以及压力装置，所述位移检测装置用于检测土样的变形量，所述压力装置用于模拟土样上部荷载；所述温度检测装置、制冷装置、位移检测装置均与所述控制器模块连接；所述试验箱体内还设置有底座，所述底座上设置有保水池，所述试样盒放置于所述保水池中，所述试样盒的底面为具有一定厚度的带孔垫板；所述水压控制分系统包括贮水池和主动输水装置，所述贮水池通过管道向所述保水池供水，所述主动输水装置用于向所述贮水池内输水；所述底座上还开设有排水口，所述保水池超过一定位置的水由所述排水口排出。

【技术特征摘要】
1.恒压自循环冻胀试验系统，其特征在于：包括冻胀试验分系统和水压控制分系统，所述冻胀试验分系统包括试验箱体以及控制器模块，所述试验箱体内设置有用于盛装土样的试样盒；所述试验箱体内还设置有温度检测装置、制冷装置、位移检测装置以及压力装置，所述位移检测装置用于检测土样的变形量，所述压力装置用于模拟土样上部荷载；所述温度检测装置、制冷装置、位移检测装置均与所述控制器模块连接；所述试验箱体内还设置有底座，所述底座上设置有保水池，所述试样盒放置于所述保水池中，所述试样盒的底面为具有一定厚度的带孔垫板；所述水压控制分系统包括贮水池和主动输水装置，所述贮水池通过管道向所述保水池供水，所述主动输水装置用于向所述贮水池内输水；所述底座上还开设有排水口，所述保水池超过一定位置的水由所述排水口排出。2.根据权利要求1所述的恒压自循环冻胀试验系统，其特征在于：所述制冷装置包括轻制冷模块和重制冷模块。3.根据权利要求1所述的恒压自循环冻胀试验系统，其特征在于：所述试样盒的顶面可上下活动，所述位移检测装置用于检测所述顶面的活动数据。4.根据权利要求1至3中任一项所述的恒压自...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱秀梅，卞汉兵，孙兆辉，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：新型
国别省市：山东,37