【技术实现步骤摘要】
可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置
[0001]本技术涉及土样冻胀
,特别是涉及一种可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置。
技术介绍
[0002]具有负温或零温并含有冰的土类和岩石称之为冻土。当土中水变成冰时,体积增大9%,称为土中水的冻胀,当土中水的体积膨胀足以引起土颗粒间的相对位移时就形成冻结时土的体积膨胀,称为土的冻胀。
[0003]在实际工程中,不同位置的土体具有的约束形式是多样的,因而其冻胀性也有所不同。例如,房建工程中,基础下部土体在发生冻胀时,其荷载可视作恒定,处于恒应力约束条件;靠近坚硬岩层或完全刚性结构下的土体被完全限制,此时冻胀力最大,可将其简化为刚度无限大的完全约束条件。
[0004]当冻土中发生盐渍化现象时,复杂的土-水-盐相互作用改变了原有的冻胀及水分迁移机制,在周期性温变条件下,加剧了建(构)筑物的破坏。
[0005]目前对土体水-热-盐-力所做的研究主要集中在室内模型试验方面,在上覆荷载条件下,进行开放系统及封闭系统下的盐-冻胀试验研究。然而现有的试验装置集成度低,有的只能进行荷载下的试验,而不能进行无限刚度下的试验,除此之外,大多数研究主要通过上下冷板施加温度梯度,土层内温度呈梯度变化(模拟多个土层的试验),无法在恒定温度条件下,研究单一土层(土层内温度均一)多场耦合特性。
技术实现思路
[0006]本技术的目的是针对现有技术中存在的试验装置集成度低,而提供可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置。
[0007]为 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置,其特征在于,包括支撑架,设置于所述支撑架上用于存放土样的试验桶体,控制所述土样温度的温度控制系统,通过所述试验桶体顶部、择一给所述土样施加恒定压力或无穷刚度的施力系统,通过所述试验桶体下部向土样内补水的无压补水系统以及检测系统,其中:所述试验桶体包括用于存放土样的内试样桶以及设置于所述内试样桶周向外壁上的冷却部;所述温度控制系统包括所述冷却部、固定于所述试验桶体底部的下冷板、可匹配进入与所述内试样桶内且与其内壁密封连接的上控温板,所述上控温板受所述施力系统的作用给所述土样施加载荷,所述内试样桶的底部与所述下冷板的顶部密封连接;所述施力系统包括杠杆施力装置和上部反力梁,当所述上部反力梁与所述支撑架固定连接时,上部反力梁通过助力杆固定上控温板的位置以模拟无限刚度条件,当所述上部反力梁与所述支撑架活动连接时,受所述杠杆施力装置下拉的上部反力梁通过助力杆给所述上控温板施加载荷以模拟恒应力条件;所述无压补水系统包括设置于所述试验桶体底部的补水腔体以及给所述补水腔体供水的连通器结构,所述补水腔体上设有朝向土样的补水孔;所述检测系统包括设置于所述助力杆上的应力传感器和/或用于测量土样温度的温度传感器和/或用于测量土样在竖直方向上位移的位移传感器探针和/或用于测量补水量和补水速率的补水计量装置。2.如权利要求1所述的可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置,其特征在于,所述支撑架包括下底板和固定于所述下底板上的导向杆,所述下底板的底部固定有支撑腿,所述下冷板固定于所述下底板上,所述上部反力梁与所述导向杆的上部滑动连接,且所述上部反力梁可通过紧固连接件紧固于所述导向杆上。3.如权利要求1所述的可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置,其特征在于,所述试验桶体外侧设置保温套,保温套的底部固定于下冷板或支撑架上,所述试验桶体的顶部设有可密封保温套开口的上顶板,所述上顶板通过第一拉杆固定于下冷板或支撑架上,所述上顶板上形成供所述助力杆穿出的通孔,助力杆与该通孔之间密封连接。4.如权利要求1所述的可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置,其特征在于,所述杠杆施力装置包括杠杆组件、受力板、固定于所述支撑架底部的支点块,其中所述杠杆组件包括杠杆、可选择性装配于所述杠杆一端的砝码,所述杠杆的中部铰接于受力板上,所述受力板与位于所述支撑架下方的导向杆滑动连接,所述支点块的底部支点与所述杠杆相接触,所述受力板通过第二拉杆固定于所述上部反力梁上。5.如权利要求4所述的可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置,其特征在于,所述杠杆的另一端设有可沿其长度方向调节的平衡块,平衡块与砝码分别位于所述杠杆的两端。6.如权利要求3所述的可分别进行恒应力和无限刚度冻胀试验的试验装置,其特征在于,位移传感器探针朝下固定于所述上顶板上,所述助力杆上固定有一测量块,所述位移传感器探针探测与所述测量块之间的间距测量土样的位移;所述温度传感器包括穿过所述上控温板...
【专利技术属性】
技术研发人员:李国玉,曹亚鹏,吴刚,冯刚,张军,
申请(专利权)人:中国科学院西北生态环境资源研究院,
类型:新型
国别省市:
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