单向冻融自然补水装置制造方法及图纸

道路越来越多的出现沉陷、翻浆等病害，在春融期尤其严重，研究冻融循环对土体的影响刻不容缓。一种单向冻融自然补水装置，其组成包括：补水土层，补水土层（6）放置在补水箱中，补水箱四周及底部具有保温材料（3），补水箱上部具有顶板（8），顶板中心开有试验试样放置孔，在试验试样放置孔内放置有试验试样（5），试验试样放置时，其外部包裹有胶皮膜（11），在补水土层放置试验试样的位置处还放置有滤纸（10），试验试样外套的胶皮膜开口处安放在滤纸上，在滤纸下部还具有试样温度传感器（13），顶板的上部具有降温室（4），降温室的外部同样具有保温材料。本发明专利技术申请涉及地质勘查领域，特别涉及应用于单向冻融自然补水装置。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术申请涉及一种地质勘查领域，尤其涉及一种单向冻融自然补水装置。
技术介绍
：路基强度及变形直接影响路面承载力，随着道路交通网络的不断完善，道路越来越多的出现沉陷、翻浆等病害，在春融期尤其严重，因此，研究冻融循环对土体的影响刻不容缓；我国季冻区分布广泛，约占国土面积的53%，诸多大型项目修建于季冻区，而冻融循环是一个非常复杂的过程，现场试验尤为复杂，利用室内实验对冻融循环的相关问题进行研究是目前的主要研究手段，为了更好的研究冻融循环问题，诸多学者进行了不懈的研究，一开始是三维冻结，直接将试样放入冰箱或低温箱内，待试样冻结融化后进行试验，然后随着研究进行发现，三维冻结在填方路堤是存在的，但单向冻结也是普遍存在的，因此，出现了单向冻结装置；在研究深入的同时，发现虽然不补水冻结系统在自然界存在，但自然界冻结过程普遍有水分补给迁移，即使某些情况下可忽略这种补水影响，单向冻结的补水系统仍然是自然界冻结的主要方式，就补水来分类，常用的单向冻融循环系统就有两种，即闭式系统和开放补水系统，传统的闭式系统的主要弊端就无水分补给，在自然界存在较少；而开放系统则是试验试样直接与外接水源相连接，这就导致试样快速吸水饱和，承载能力下降而破坏，这种情况也较少，道路路基的破坏只有少数的是道路冻融过程中翻浆，较为常见的破坏是路基沉陷造成，而这种情况路基在冻融过程中吸收少量水分，闭水系统和开放系统均无法真实反映，在这种试验条件下所得到的试验规律也不能切实的代表普遍情况，一种单向冻融自然补水装置直接反映普遍的季冻区路基冻融方式，将装置置于冰箱或者在上端连接降温系统，可在模拟单向冻融的同时，保证试验试样直接从土中吸收水分，几乎可以反映自然界普遍冻融方式，且制作方便、成本低、操作简单。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种单向冻融自然补水装置。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种单向冻融自然补水装置，其组成包括：补水土层，所述的补水土层放置在补水箱中，所述的补水箱四周及底部具有保温材料，所述的补水箱上部具有顶板，所述的顶板中心开有试验试样放置孔，在所述的试验试样放置孔内放置有试验试样，所述的试验试样放置时，其外部包裹有胶皮膜，在所述的补水土层放置试验试样的位置处还放置有滤纸，所述的试验试样外套的胶皮膜开口处安放在滤纸上，在所述的滤纸下部还具有试样温度传感器，所述的顶板的上部具有降温室，所述的降温室的外部同样具有保温材料，所述的降温室具有循环管，所述的循环管连接低温箱，所述的降温室内具有降温室温度传感器。所述的单向冻融自然补水装置，所述的顶板的材质为保温材料，所述的胶皮膜使试验试样上部封闭、下部开放，所述的试件温度传感器和所述的降温室温度传感器通过导线连接温度采集器，所述的补水箱的保温材料与顶板连接时采用聚氨酯泡沫填充剂，所述的试验试样放置孔与胶皮膜连接时采用聚氨酯泡沫填充剂，所述的降温室的外部的保温材料与顶板连接时同样采用聚氨酯泡沫填充剂。所述的单向冻融自然补水装置，所述的顶板结构，测试之前要将土试样置于孔洞内固定，试样下部要突出一小部分以更好的和下部补水土层相连接。所述的单向冻融自然补水装置，所述的补水土层，由于试样下部突出一小部分，所以要将补水土层与试样连接部分适当做松软一些，以防止试样被压坏。所述的单向冻融自然补水装置，装置所采用低温循环系统，低温箱的功率要大一些，循环管要保住且尽量缩短，以减少热量交换，如果缺少低温箱，也可将补水箱与上顶板黏结之后直接放到冰箱中试验，但是保温材料要加厚。所述的单向冻融自然补水装置的操作方法，其特征是：其步骤为：（1）上顶板封装：先将隔热保温材料利用采用聚氨酯泡沫填充剂黏结到一起，形成下部开口土箱，顶板形成比试验试样略大一点的孔洞，将试验试样置于胶皮膜内，一段封闭，一段开口，再将其置于孔洞中，利用聚氨酯泡沫填缝剂固定密封，待用，上顶板封装完成，待用；（2）下部补水箱封装：在试验过程中，将特定含水率的土置于未封口的补水箱做补水土层，按设计要求的密实度击实，并在安放试验试样的位置，安放试件温度传感器，并在其上放置滤纸，将封装好的上顶板用聚氨酯泡沫填缝剂黏结封闭，未封口的土样段通过滤纸和下部补水土层接触，土箱整体封装完成；（3）降温室封装：将低温箱的循环管置于下部开口的降温箱，内置温度传感器，连接部分用泡沫填缝剂封闭，再通过聚氨酯泡沫填缝剂，与封装完成的下部土箱黏结密封；（4）装置测试；系统组装完成之后，启动降温室内设备，对降温室进行降温，通过温度传感器测试降温室和补水土层温度，待冻结稳定之后，停止降温，将降温室升到设计温度，进行融化，可根据需要选择特定的状态取出土试样进行相关试验；通过温度采集器记录采集相关数据，绘制记录曲线；（5）系统完成之后，开启冻结试验，采集降温室温度和试样底部温度；（6）在冻结融化之后，取出土试样，从上到下将土试样切成四段，编号1、2、3、4，进行含水率测试。本专利技术的有益效果：1.本专利技术的单向冻融自然补水装置，将装置置于冰箱或者在上端连接降温系统，可在模拟单向冻融的同时，保证试验试样直接从土中吸收水分，几乎可以反映自然界普遍冻融方式，且制作方便、成本低、操作简单。本专利技术的单向冻融自然补水装置，其最大的优势在于能够更为真实的反映客观实际的冻结状态，模拟冻结过程中自然的补水效果，即直接从土层中缓慢吸收水分，配合温度传感器的使用，更为有效的捕捉融化状态，进而得到可靠的试验结果。本专利技术的单向冻融自然补水装置，其主要原理就是模拟自然冻结补水方式，试验试样在冻结过程中可直接从下部土层自由吸收水分，这种冻结补水方式既能够克服传统闭式系统无水源补给和开放补水系统过多过快的补水缺欠，又能更好的模拟自然状态下的冻结过程，通过缓慢补水，自上而下的单向冻结模拟自然补水冻结过程，在试验底部附近埋设温度传感器，还能准确的掌握土试样的冻结融化状态，也解决了以往试验难以准确捕捉冻融时刻的弊端。本专利技术的单向冻融自然补水装置，具有良好的实用性，能够反映客观实际，且造价低，操作简单。附图说明：附图1是本专利技术的单向冻融自然补水系统结构示意图。附图2是本专利技术的单向冻融自然补水系统的封装结构示意图。附图3是本专利技术的单向冻融自然补水系统的封装结构封装方式示意图。附图4是本专利技术的附图1的标记A的放大图。附图5是本专利技术的降温曲线。附图6是本专利技术的含水率曲线。图中：1—循环管；2—低温箱；3—保温材料；4—降温室；5—试验试样；6—补水土层；7—聚氨酯泡沫填充剂；8—顶板；9—试件温度传感器；10—滤纸；11—胶皮膜；12—导线；13—温度采集器；14—降温室温度传感器。具体实施方式：实施例1：一种单向冻融自然补水装置，其组成包括：补水土层，所述的补水土层6放置在补水箱中，所述的补水箱四周及底部具有保温材料3，所述的补水箱上部具有顶板8，所述的顶板中心开有试验试样放置孔，在所述的试验试样放置孔内放置有试验试样5，所述的试验试样放置时，其外部包裹有胶皮膜11，在所述的补水土层放置试验试样的位置处还放置有滤纸10，所述的试验试样外套的胶皮膜开口处安放在滤纸上，在所述的滤纸下部还具有试样温度传感器13，所述的顶板的上部具有降温室4，所述的降温室的外部同样具有保温材料，所述的降温室具有循环管1，所述的循环管连接低温箱2，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单向冻融自然补水装置，其组成包括：补水土层，其特征是：所述的补水土层放置在补水箱中，所述的补水箱四周及底部具有保温材料，所述的补水箱上部具有顶板，所述的顶板中心开有试验试样放置孔，在所述的试验试样放置孔内放置有试验试样，所述的试验试样放置时，其外部包裹有胶皮膜，在所述的补水土层放置试验试样的位置处还放置有滤纸，所述的试验试样外套的胶皮膜开口处安放在滤纸上，在所述的滤纸下部还具有试样温度传感器，所述的顶板的上部具有降温室，所述的降温室的外部同样具有保温材料，所述的降温室具有循环管，所述的循环管连接低温箱，所述的降温室内具有降温室温度传感器。

【技术特征摘要】
1.一种单向冻融自然补水装置，其组成包括：补水土层，其特征是：所述的补水土层放置在补水箱中，所述的补水箱四周及底部具有保温材料，所述的补水箱上部具有顶板，所述的顶板中心开有试验试样放置孔，在所述的试验试样放置孔内放置有试验试样，所述的试验试样放置时，其外部包裹有胶皮膜，在所述的补水土层放置试验试样的位置处还放置有滤纸，所述的试验试样外套的胶皮膜开口处安放在滤纸上，在所述的滤纸下部还具有试样温度传感器，所述的顶板的上部具有降温室，所述的降温室的外部同样具有保温材料，所述的降温室具有循环管，所述的循环管连接低温箱，所述的降温室内具有降温室温度传感器。2.根据权利要求1所述的单向冻融自然补水装置，其特征是：所述的顶板的材质为保温材料，所述的胶皮膜使试验试样上部封闭、下部开放，所述的试件温度传感器和所述的降温室温度传感器通过导线连接温度采集器，所述的补水箱的保温材料与顶板连接时采用聚氨酯泡沫填充剂，所述的试验试样放置孔与胶皮膜连接时采用聚氨酯泡沫填充剂，所述的降温室的外部的保温材料与顶板连接时同样采用聚氨酯泡沫填充剂。3.根据权利要求2所述的单向冻融自然补水装置，其特征是：所述的顶板结构，测试之前要将土试样置于孔洞内固定，试样下部要突出一小部分以更好的和下部补水土层相连接。4.根据权利要求2所述的单向冻融自然补水装置，其特征是：所述的补水土层，由于试样下部突出一小部分，所以要将补水土层与试样连接部分适当做松软一些，以防止试样被压坏。5.根据权利要求2所述的单向冻融自然补水装置，其特征是：装置所采用低温循环系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淼，孟上九，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23