一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪制造技术

本发明专利技术提供了一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪，包括装配体和加载系统，所述装配体包括试样筒、上冷板和下冷板，所述试样筒包括依次螺纹连接的叠加筒和设置在叠加筒下方的底筒，所述叠加筒的周侧均匀开设有多个筒壁孔，所述筒壁孔上连接有端盖，所述端盖上设置有橡胶塞，所述底筒的周侧设置有多个筒壁孔，所述筒壁孔上设置有引流嘴，所述上冷板和下冷板均包括通过螺栓连接的冷板上盖和冷板底座，所述加载系统为杠杆系统或应力传感器系统。本发明专利技术可实现水、热、力等因素的耦合作用，筒身采用分节设置，可按需要控制试样大小，结构精巧，设计合理，测试结果精确。

【技术实现步骤摘要】
一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪
本专利技术属于岩土工程
，具体涉及一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪。
技术介绍
我国盐渍土分布广泛，据估计分布面积约为20多万平方公里，约占到了国土总面积的2.1％，而硫酸盐渍土是我国最主要的盐渍土之一。同一般土相比，硫酸盐渍土有盐溶、盐胀和腐蚀等特性，尤其在西北季节性冻土区，硫酸盐渍土不仅存在盐胀，而且存在冻胀，导致建筑物产生严重的鼓胀和开裂病害，新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、青海等省的道路、机场、房建、油气管道、输电塔基、沟渠等工程均涉及此问题。随着西北地区的快速开发和建设，硫酸盐渍土地基引起的盐冻胀病害问题日益凸显，关于硫酸盐渍土盐冻胀的病害机理、影响因素和盐冻胀变形量和盐冻胀力的计算的研究成为了工程界的热点。盐渍土的盐冻胀变形量和盐冻胀力的产生和变化受水、热、力等因素的影响，现有的试验设备，难以同时实现水、热、力等因素的耦合作用，本测试仪器可实现水、热、力等因素的耦合作用，且可按需要测定盐胀过程中的盐冻胀变形、盐冻胀力、温度、水分、孔隙水压力、盐分等参数的测定。盐渍土的盐冻胀变形量和盐冻胀力的产生和变化受水、热、力等因素的影响，现有的试验设备，难以同时实现水、热、力等因素的耦合作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪，该测试仪结构精巧，设计合理，可同时实现水、热、力等因素的耦合作用，测试结果精确，可推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪，其特征在于，包括装配体和加载系统；所述装配体包括试样筒、上冷板和下冷板，所述上冷板活动放置在试样筒上端，所述下冷板与试样筒下端固定连接；所述试样筒包括多个上下端均开口的叠加筒和上下端均开放的底筒，所述叠加筒依次螺纹连接，最下端的叠加筒螺纹连接底筒；所述上冷板与试样筒最上端的叠加筒内壁贴合活动放置，所述下冷板与底筒的外壁螺纹固定连接，所述叠加筒的周侧均匀开设有多个筒壁孔，所述筒壁孔上螺纹连接有端盖，所述端盖上设置有塞住筒壁孔的橡胶塞，所述底筒的周侧设置有多个筒壁孔，所述底筒上的筒壁孔上设置有引流嘴，所述上冷板包括通过M8螺栓和M8螺母连接的上冷板上盖和上冷板底座，所述上冷板上盖的上表面中心位置设置有用于传递应力应变的传接件，所述上冷板上盖上以传接件为中心均匀开设有四个通气孔和两个进水孔，所述上冷板底座上开设有多个与上冷板上盖的通气孔位置相对应的通气孔，所述上冷板上的对应位置的两个通气孔中穿过一个空心橡胶塞，所述空心橡胶塞中填装有通气软管，所述通气软管一端连接外部气源，另一端伸出下冷板下端面接触试验土样，所述上冷板内的进水孔的上方通过螺纹连接的引流嘴连接外部低温冷浴装置，所述下冷板包括通过M10螺栓和M10螺母连接的下冷板上盖和下冷板底座，所述下冷板上盖上开设有多个进水孔和四个通气孔，所述下冷板底座上开设有四个通气孔和一个进水孔，所述下冷板内的通气孔同上冷板，通气孔内塞有填装有通气软管的空心橡胶塞，下冷板上的通气软管上端接触试验土样，下冷板上的通气软管的下端伸出连接外部气源，所述下冷板底座上的进水孔的下方通过螺纹连接的引流嘴与外部低温冷浴装置连接，所述下冷板底座的侧壁加设有出水孔，用于循环水的排出，所述低温冷浴装置利用冷却循环液实现对试验土样的控温，通过通气软管与外部气源相连能实现在试验土样上下表面的空气循环，对土样进行干燥，当需对试验土样进行加湿处理时也可通过通气软管连接外部水源对试验土样上下表面进行增湿。所述加载系统为杠杆系统或者应力传感器系统；所述杠杆系统包括底板、支架、支架固定板、十字顶架和杠杆，所述底板设置在装配体下方，所述支架固定板呈圆环状固定在最上端的叠加筒的外壁上，所述支架为四根且均匀布设在试样筒外，所述支架的一端依次穿过支架固定板和下冷板底座穿入底板，所述十字顶架与支架上端通过螺栓固定连接，所述杠杆分别与十字顶架和传接件活动固定连接，所述支架固定板上通过固定杆固定安装有位移传感器，所述位移传感器能用于测量试样筒的位移变化量，杠杆通过支架和十字顶架进行定位，通过套筒进行调节，根据实际需要调整杠杆位置，杠杆系统可实现对试验土样的加载，可测定不同荷载条件下土样的变形。所述应力传感器系统即为将杠杆系统中的杠杆替换为应力传感器，所述应力传感器固定安装在十字顶架的中心位置，且穿过十字顶架的中心位置与所述传接件接触，十字顶架与应力传感器相连可实现对土样施加不同刚度约束的同时可测定土样的应力与变形。优选地，所述叠加筒的内壁两端开设有阶梯槽，用于承托上冷板，且使各叠加筒之间组合更紧密，减少组合缝隙。优选地，所述橡胶塞分为实心橡胶塞、针孔橡胶塞A、针孔橡胶塞B和空心橡胶塞四种，所述针孔橡胶塞A上开设有一个孔，所述针孔橡胶塞B上开设由三个孔，实心橡胶塞则可封堵住筒壁孔，针孔橡胶塞A可以在其中插入一个相应参数测量仪器，针孔橡胶塞B可在其中插入三个相应参数测量仪器，空心橡胶塞可以在其中插入通气软管，从而实现对试样筒的不同位置的相关参数进行测量，所述叠加筒上安装的橡胶塞可根据实际试验需求，放置不同的橡胶塞，插入不同的参数测试仪器，如湿度传感器、温度传感器和气压传感器等。优选地，上冷板上盖与上冷板底座之间的接触面上设置有橡胶密封圈，所述下冷板上盖和下冷板底座之间的接触面上设置有橡胶密封圈，以起到更好的密封效果。优选地，所述下冷板上盖的底面设置有三圈环形凸起，能高效地实现对土样温度、水分的控制。优选地，所述上冷板和下冷板上的引流嘴与外部低温冷浴装置相连，所述上冷板和下冷板的通气软管与外部输气装置连接。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术结构精巧，设计合理，通过加载系统对试验土样施加不同刚度的应力约束，再通过上冷板、下冷板上的引流嘴连通外部低温冷浴装置实现对土样的温度控制，在需要时通过通气软管连接外部水源增加试验土样的湿度，实验过程中通过在橡胶塞中插入的不同的参数测试仪器可按需要测定盐胀过程中的温度、水分、孔隙水压力、盐分等参数的测定，同时由位移传感器测得试验土样的盐冻胀变形、盐冻胀力，从而实现水、热、力等因素的耦合作用，测试结果精确，科学严谨。2、本专利技术设置有可自由活动拆接的叠加筒，能按需要控制试样筒大小，传感器设置采用橡胶塞堵口与试样桶连接，连接牢固，操作方便，密封可靠，且橡胶塞为弹性，可防止土体变形推动传感器而导致的传感器变形破坏。3、本专利技术设置有活动放置在试样筒顶端内侧的上冷板和固定连接在试样筒下端外侧的下冷板，在上冷板和下冷板上设置有通气进水孔，能通过外部低温冷浴装置和输气装置对试验土样进行精确地温度、湿度和气压控制，使实验结果更准确可信。4、本专利技术设计了杠杆系统和应力传感器系统两种加载系统，杠杆系统通过杠杆和传接件、十字顶架的连接，来对整个试样筒施加应力条件；应力传感器系统通过应力传感器或者应力环的约束对试样筒施加反力条件，且可测定土体试样的膨胀力，并通过设置在支架固定板上的位移传感器得到土体试样的变形量，整体设计构思科学合理，易于操作，安装简便。5、本专利技术中设计有多种橡胶塞，可根据实际需求选择不同的橡胶塞，操作简便，使用效果好。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪，其特征在于，包括装配体和加载系统；所述装配体包括竖直放置的试样筒、上冷板(1)和下冷板(2)，所述上冷板(1)活动放置在试样筒上端，所述下冷板(2)与试样筒下端固定连接；所述试样筒包括多个上下端均开放的叠加筒(3)和上下端均开放的底筒(4)，所述叠加筒(3)依次螺纹连接，最下端的叠加筒(3)螺纹连接底筒(4)；所述上冷板(1)与试样筒最上端的叠加筒(3)的内壁贴合活动放置，所述下冷板与底筒(4)的外壁螺纹固定连接，所述叠加筒(3)的周侧均匀开设有多个筒壁孔，所述筒壁孔上螺纹连接有端盖(5)，所述端盖(5)上设置有塞住筒壁孔的橡胶塞(19)，所述底筒(4)的周侧设置有多个筒壁孔，所述底筒(4)上的筒壁孔上安装有引流嘴(7)；所述上冷板(1)包括通过螺栓连接的上冷板上盖(8)和上冷板底座(9)，所述上冷板上盖(8)和上冷板底座(9)之间形成空腔，所述上冷板上盖(8)的上表面中心位置设置有用于传递应力应变的传接件(6)，所述上冷板上盖(8)上开设有多个进水孔和多个通气孔，所述上冷板底座(9)上开设有多个通气孔，所述下冷板(2)包括通过螺栓连接的下冷板上盖(10)和下冷板底座(11)，所述下冷板上盖(10)和下冷板底座(11)之间形成空腔，所述下冷板上盖(10)上开设有多个进水孔和多个通气孔，所述下冷板底座(11)上开设有进水孔和多个通气孔，所述下冷板底座(11)的侧壁上开设有与下冷板(2)内空腔连通的出水口；所述加载系统为杠杆系统或者应力传感器系统；所述杠杆系统包括底板(12)、支架(13)、支架固定板(14)、十字顶架(15)和杠杆(16)，所述底板(12)设置在装配体下方，所述支架固定板(14)呈圆环状固定在最上端的叠加筒(3)的外壁上，所述支架(13)数量为四根且均匀布设在试样筒外，所述支架(13)的一端依次穿过支架固定板(14)和下冷板底座(11)穿入底板(12)，所述十字顶架(15)与支架(13)上端固定连接，所述杠杆(16)分别与十字顶架(15)和传接件(6)活动固定连接，所述支架固定板(14)上固定安装有位移传感器(20)；所述应力传感器系统为将所述杠杆系统中的杠杆(16)替换为应力传感器(17)，所述应力传感器(17)固定安装在十字顶架(15)的中心位置，且穿过十字顶架(15)的中心位置与所述传接件(6)接触。...

【技术特征摘要】
1.一种实现水热力耦合作用的盐冻胀测试仪，其特征在于，包括装配体和加载系统；所述装配体包括竖直放置的试样筒、上冷板(1)和下冷板(2)，所述上冷板(1)活动放置在试样筒上端，所述下冷板(2)与试样筒下端固定连接；所述试样筒包括多个上下端均开放的叠加筒(3)和上下端均开放的底筒(4)，所述叠加筒(3)依次螺纹连接，最下端的叠加筒(3)螺纹连接底筒(4)；所述上冷板(1)与试样筒最上端的叠加筒(3)的内壁贴合活动放置，所述下冷板与底筒(4)的外壁螺纹固定连接，所述叠加筒(3)的周侧均匀开设有多个筒壁孔，所述筒壁孔上螺纹连接有端盖(5)，所述端盖(5)上设置有塞住筒壁孔的橡胶塞(19)，所述底筒(4)的周侧设置有多个筒壁孔，所述底筒(4)上的筒壁孔上安装有引流嘴(7)；所述上冷板(1)包括通过螺栓连接的上冷板上盖(8)和上冷板底座(9)，所述上冷板上盖(8)和上冷板底座(9)之间形成空腔，所述上冷板上盖(8)的上表面中心位置设置有用于传递应力应变的传接件(6)，所述上冷板上盖(8)上开设有多个进水孔和多个通气孔，所述上冷板底座(9)上开设有多个通气孔，所述下冷板(2)包括通过螺栓连接的下冷板上盖(10)和下冷板底座(11)，所述下冷板上盖(10)和下冷板底座(11)之间形成空腔，所述下冷板上盖(10)上开设有多个进水孔和多个通气孔，所述下冷板底座(11)上开设有进水孔和多个通气孔，所述下冷板底座(11)的侧壁上开设有与下冷板(2)内空腔连通的出水口；所述加载系统为杠杆系统或者应力传感器系统；所述杠杆系统包括底板(12)、支架(13)、支架固定板(14)、十字顶架(15)和杠杆(16)，所述底板(12)设置在装配体下方，所述支架固定板(14)呈圆环状固定在最上端的叠加筒(3)的外壁上，所述支架(13)数量为四根且均匀布设在试样筒外，所述支架(13)的一端依次穿过支架固定板(14)和下冷板底座(11)穿入底板(12)，所述十字顶架(15)与支架(13)上端固定连接，所述杠杆(16)分别与十字顶架(15)和传接件(6)活动固定连接，所述支架固定板(14)上固定安装有位移传感器(20)；所述应力传感器系统为将所述杠杆系统中的杠杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凤玺，应赛，文桃，马强，柳鸿博，叶泽国，陈浩，王立业，梁玉旺，周立增，刘世杰，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62