土体冰点测量系统技术方案

本实用新型专利技术适用于土木技术领域，提供了一种土体冰点测量系统，包括用于插入待测土体内部的探测单元、制冷单元、数据分析单元、测温单元；探测单元设有密闭的第一腔体，制冷单元的出液口和进液口均与第一腔体导通，制冷单元用于控制制冷剂在第一腔体内循环，测温单元固定安装在探测单元上，测温单元连接数据分析单元，测温单元用于采集土体的温度值，并将采集的温度值传送至数据分析单元，数据分析单元对温度值进行分析。此系统结构简单，体积小，便于携带到现场进行测试，不需要对土体重塑取样，实现对原始状态的土体进行测试，提高测试的准确性。

Soil freezing point measurement system

【技术实现步骤摘要】
土体冰点测量系统
本技术属于土木
，尤其涉及一种土体冰点测量系统。
技术介绍
随着经济技术的发展，地下空间的开发利用成为主流发展趋势，地下空间的开发是解决当前人口密集问题和交通堵塞问题以及缩短区域距离的一种重要手段。冻结法作为应用于地下空间开发的一种加固工法，具有显著的技术优势和较大的经济优势。冻结法施工最先应用于煤炭行业，主要是冻结凿井法，并取得了较多的研究成果，随着冻结法施工技术的完善，目前广泛应用于沿海地区等富水地区的城市建设。不同土体结冰温度各不相同，采用冻结法进行加固设计时需要高精度的土体冰点数据，保证冻结施工时在设计的冻结时间范围内冻结壁厚度达到设计值，形成有效的防水封闭层，沿海地区地层含盐量往往较高，导致土体冰点较低，因此需要测得土体结冰温度。目前土体冰点测量设备复杂，体积较大，只能够对待测土体进行取样，带回实验室进行测试，并不能够在现场进行测试。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供了一种土体冰点测量系统，以解决现有技术中土体冰点测试设备复杂、体积大的问题。为解决上述技术问题，本技术提供了一种土体冰点测量系统，包括用于插入待测土体内部的探测单元、制冷单元、数据分析单元、测温单元；所述探测单元设有密闭的第一腔体，所述制冷单元的出液口和进液口均与所述第一腔体导通，所述制冷单元用于控制制冷剂在所述第一腔体内循环，所述测温单元固定安装在所述探测单元上，所述测温单元连接所述数据分析单元，所述测温单元用于采集土体的温度值，并将采集的温度值传送至所述数据分析单元，所述数据分析单元对温度值进行分析。进一步地，所述探测单元包括管体，所述管体的一端安装有锥形钻头，另一端安装有密封塞，所述管体、所述锥形钻头和所述密封塞形成所述第一腔体，所述密封塞上设有进液口和出液口，所述密封塞上的进液口连接所述制冷单元的出液口，所述密封塞上的出液口连接所述制冷单元的进液口，所述测温单元固定安装在所述管体的外表面上。进一步地，所述测温单元包括环带，所述环带套接在所述管体的外表面上，所述环带上设有若干个测温机构，每个测温机构包括安装在所述环带上带有第二腔体的绝热壳，所述绝热壳上镶嵌有导热体，所述导热体贯穿所述绝缘壳，所述第二腔体内部设有与所述导热体接触的温度传感器，每个测温机构中的温度传感器均连接所述数据分析单元。进一步地，所述第二腔体内部填充有绝热材料。进一步地，所述绝缘材料为挤塑聚苯乙烯泡沫塑料。进一步地，所述绝热壳为有机玻璃制作而成。进一步地，所述制冷单元包括冷浴机、第一液管和第二液管，所述第一液管的一端连接所述冷浴机的出液口，所述第一液管的另一端穿过所述密封塞上的进液口并延伸至靠近所述锥形钻头的位置，所述第一液管的端部和所述锥形钻头之间设有间隙，所述第二液管的一端连接所述冷浴机的进液口，所述第二液管的另一端穿过所述密封塞上的出液口与所述第一腔体导通。进一步地，所述管体的外表面设有通道，所述数据分析单元和所述测温单元之间的连接线位于所述通道内。进一步地，所述数据分析单元包括处理器、输入器和显示器，所述处理器分别连接所述输入器、所述显示器和测温单元。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术设计了一种土体冰点测量系统，现场测试时，将探测单元插入待测区域的土体内，安装在探测单元上的测温单元一同插入待测土体内，开启制冷单元，制冷单元控制制冷剂在探测单元上的第一腔体内循环，通过热传导原理使探测单元周围的土体降温，测温单元实时对土体的温度进行采集，并将采集的温度值传送至数据分析单元，数据分析单元对温度值进行处理，生成土体温度变化曲线，实验人员通过观测土体温度变化曲线可以对土体的结冰温度进行研究。此系统结构简单，体积小，便于携带到现场进行测试，不需要对土体重塑取样，实现对原始状态的土体进行测试，提高测试的准确性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的土体冰点测量系统的结构示意图；图2是本技术实施例提供的测温机构的结构示意图；图3是本技术实施例提供的土体冰点测量方法流程图；图4是本技术实施例提供的降温过程中土体温度变化曲线。图中：1、锥形钻头；2、管体；3、第一腔体；4、环带；5、绝热壳；6、导热体；7、温度传感器；8、第二腔体；9、第一液管；10、第二液管；11、把手；12、冷浴机；13、铜片；14、锡块。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。为了说明本技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。如图1和图2所示，土体冰点测量系统包括用于插入待测土体内部的探测单元、制冷单元、数据分析单元、测温单元；探测单元设有密闭的第一腔体3，制冷单元的出液口和进液口均与第一腔体3导通，制冷单元用于控制制冷剂在第一腔体3内循环，测温单元固定安装在探测单元上，测温单元连接数据分析单元，测温单元用于采集土体的温度值，并将采集的温度值传送至数据分析单元，数据分析单元对温度值进行分析。现场测试时，将探测单元插入待测区域的土体内，安装在探测单元上的测温单元一同插入待测土体内，开启制冷单元，制冷单元控制制冷剂在探测单元上的第一腔体3内循环，通过热传导原理使探测单元周围的土体降温，测温单元实时对土体的温度进行采集，并将采集的温度值传送至数据分析单元，数据分析单元对温度值进行处理，生成土体温度变化曲线，实验人员通过观测土体温度变化曲线可以对土体的结冰温度进行研究。此系统结构简单，体积小，便于携带到现场进行测试，不需要对土体重塑取样，实现对原始状态的土体进行测试，提高测试的准确性。本技术的一个实施例中，探测单元包括管体2，管体2的一端安装有锥形钻头1，另一端安装有密封塞，管体2、锥形钻头1和密封塞形成第一腔体3，密封塞上设有进液口和出液口，密封塞上的进液口连接制冷单元的出液口，密封塞上的出液口连接制冷单元的进液口，测温单元固定安装在管体2的外表面上。使用时，将带有锥形钻头1的管体2的一端插入土体内，锥形钻头1的设计能够使土体分离，便于管体2整体的插入；制冷单元可以控制制冷剂在第一腔体3内进行循环，实现对土体的持续降温，以保证达到待测土体的冰点(结冰温度)，测温单元固定安装在管体2的外表面，并且测温单元位于靠近锥形钻头1的一端，以保证测温单元能够进入到土体的内部，实现对土体温度的实时采集。本技术的一个实施例中，测温单元包括环带4，环带4套接在管体2的外表面上，环带4上设有若干个测温机构，每个测温机构包括安装在环带4上带有第二腔体8的绝热壳5，绝热壳5上镶嵌有导热体6，导热体6贯穿所述绝缘壳，第二腔体8内部设有与导热体6接触的温度传感器7，每个测温机构中的温度传感器7均连接数据分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体冰点测量系统，其特征在于，包括用于插入待测土体内部的探测单元、制冷单元、数据分析单元、测温单元；所述探测单元设有密闭的第一腔体，所述制冷单元的出液口和进液口均与所述第一腔体导通，所述制冷单元用于控制制冷剂在所述第一腔体内循环，所述测温单元固定安装在所述探测单元上，所述测温单元连接所述数据分析单元，所述测温单元用于采集土体的温度值，并将采集的温度值传送至所述数据分析单元，所述数据分析单元对温度值进行分析。

【技术特征摘要】
1.一种土体冰点测量系统，其特征在于，包括用于插入待测土体内部的探测单元、制冷单元、数据分析单元、测温单元；所述探测单元设有密闭的第一腔体，所述制冷单元的出液口和进液口均与所述第一腔体导通，所述制冷单元用于控制制冷剂在所述第一腔体内循环，所述测温单元固定安装在所述探测单元上，所述测温单元连接所述数据分析单元，所述测温单元用于采集土体的温度值，并将采集的温度值传送至所述数据分析单元，所述数据分析单元对温度值进行分析。2.根据权利要求1所述的土体冰点测量系统，其特征在于，所述探测单元包括管体，所述管体的一端安装有锥形钻头，另一端安装有密封塞，所述管体、所述锥形钻头和所述密封塞形成所述第一腔体，所述密封塞上设有进液口和出液口，所述密封塞上的进液口连接所述制冷单元的出液口，所述密封塞上的出液口连接所述制冷单元的进液口，所述测温单元固定安装在所述管体的外表面上。3.根据权利要求2所述的土体冰点测量系统，其特征在于，所述测温单元包括环带，所述环带套接在所述管体的外表面上，所述环带上设有若干个测温机构，每个测温机构包括安装在所述环带上带有第二腔体的绝热壳，所述绝热壳上镶嵌有导热体，所述导热体贯穿所述绝热壳，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏彦林，张松，周圆，岳祖润，周江涛，陈佩哲，李晓康，孙鑫，孙祥，刘晓贺，马骏，程朝伟，李鲁宾，颜溯，郑仕坤，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：新型
国别省市：河北,13