一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置制造方法及图纸

本申请涉及一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置，该装置包括基座（2）和顶盖（3），两者通过可拆卸方式连接成稳定整体；顶盖（3）上穿设固定有沿轴向的传感器的杆状探头（4）；基座（2）远离顶盖（3）的一端固定于试样罐（1）外壁供杆状探头（4）穿过的钻孔（5）处并且其在轴向上开设有供杆状探头（4）穿过的贯通通道。由于装配完成后杆状探头、顶盖、基座和试样罐外壁之间均固定连接，有效阻止了传感器探头在土体内力作用下的移动，提高探头的测试精度。此外，带有杆状探头的顶盖与基座之间采用螺纹连接等可拆卸装配方式，使用方便快捷。基座和顶盖由保温材料制成，有效降低了传感器探头导热而引起的试验误差。

【技术实现步骤摘要】
一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置
本申请涉及土工试验领域，尤其涉及一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置。
技术介绍
我国为世界第三冻土分布大国，多年冻土区面积约占国土面积21.5%，季节冻土面积约占国土面积的53.5%。因此，冻土为宝贵的土地资源。进入新世纪以来，如青藏铁路、川藏铁路、青藏特高压输电线路及青藏高速公路等重大工程上马，以及科研与生产的紧密结合，使得对冻土物理力学性质的研究获得广泛关注。对于冻土工程而言，冻土属于一种不良土体，温度、水分和荷载变化过程中容易发生冻胀和融沉现象，如果处理不当，则会造成工程建筑物的破坏。为探究土体冻胀融沉过程中的物理力学特征及其机理，开展土体的冻融试验尤为必要，从而揭示土体在水、热和力等荷载作用过程中的响应。当土体温度达到土的冻结温度时，土体产生冻结，伴随孔隙水和外界水源补给形成冰透镜体、多晶冰及分凝冰等冰侵入体，引起土体体积增大，称为冻胀。随着温度的升高，在自重和外部荷载作用下，融化的孔隙水排出，导致土体压缩，称为融沉。可以看到，在土体冻胀融沉过程中，时刻伴随着温度和水分（孔隙水压力）的变化。因此，在冻融试验中实时测量土体内部的温度和水分至关重要。在冻融试验中，通常使用圆柱形或长方体试样罐，在试样罐侧壁钻孔，然后将杆状的温度探头和孔隙水压力探头插入钻孔中，测量土体内温度、孔压等参数。该方案可基本实现冻融试验中土体内部物理场的检测，但是存在以下两个明显的不足：1、为方便探头的安装和拆卸，罐体上供杆状传感器探头穿过的圆孔的直径通常比探头的直径大0.1-0.5mm，这导致在土体冻胀融沉过程及外荷载作用过程中，由于土体内部压力作用传感器探头很容易从圆孔被中挤出，发生移动，严重影响测量精度。为克服传感器探头容易发生移动的问题，会采取一些做法，比如在罐体外壁用橡皮泥简单固定传感器探头，但固定效果不好，传感器探头仍然有发生位移的物理条件；或者（申请号201920088896.1）为试样设置双侧罐体，在内侧罐体开孔安装传感器探头，通过外侧罐体限制传感器探头的移动，但是这样的方式一方面内侧罐体上钻孔直径仍然大于传感器探头直径，传感器探头仍然有发生位移的物理条件，另一方面传感器探头安装和更换时不方便。2、传感器探头通常为金属材料制成，导热系数很大，试验过程中严重影响温度的测量精度。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置，其能够有效阻止杆状传感器发生移动。为解决上述问题，本申请所述的一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置包括基座和顶盖，两者通过可拆卸方式连接成稳定整体；所述顶盖上穿设固定有沿轴向的传感器的杆状探头，所述杆状探头的前端朝向所述基座的方向；所述基座远离所述顶盖的一端固定于试样罐外壁供所述杆状探头穿过的钻孔处并且其在轴向上开设有供所述杆状探头穿过的贯通通道。优选的，所述基座和所述顶盖在用于连接的相对面上设有相互匹配的用于实现螺纹连接的螺纹柱状凹槽和螺纹柱状凸起，所述杆状探头位于柱状凹槽和柱状凸起的轴向中心线上。优选的，所述基座用于连接的相对面上设有螺纹柱状凸起，所述顶盖用于连接的相对面上设有螺纹柱状凹槽。优选的，所述顶盖外壁沿轴向分布有便于直接用手拧动的凸起。优选的，所述基座和所述顶盖由低导热系数的保温材料制成。优选的，所述基座和所述顶盖由有机玻璃制成。本申请与现有技术相比具有以下优点：本申请中，传感器的杆状探头后段紧固在顶盖上，前端经由基座上的贯通通道伸入试样罐钻孔抵达罐内合适位置，顶盖和基座连接成稳定整体；由于杆状探头后段固定在顶盖上、顶盖固定在基座上，基座固定在试样罐外壁上，因此能够保证杆状探头的位置固定不动，有效阻止了传感器探头在土体内力作用下的移动，提高探头的测试精度。此外，在实际应用中，基座预先固定在试样罐上，带有杆状探头的顶盖与其之间采用螺纹连接等可拆卸装配方式，使用方便快捷。基座和顶盖进一步由低导热系数的保温材料制成，有效降低了传感器探头导热而引起的试验误差。附图说明下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本申请实施例提供的固定装置的结构示意图。图2为本申请实施例提供的基座的结构示意图。图中：1—试样罐，2—基座，3—顶盖，4—杆状探头，5—钻孔。具体实施方式参考图1和图2，本申请实施例提供了一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置，其具体包括基座2和顶盖3，两者形状大小相互适应并通过可拆卸方式连接成稳定整体。顶盖3上穿设固定有沿轴向的传感器的杆状探头4，即杆状探头4穿过顶盖3并于后段固定在顶盖3上，前端朝向与基座2连接的方向。在实际应用中可采用高强度无机胶水将杆状探头4永久性的固定在顶盖3上。基座2远离顶盖3的一端固定于试样罐1外壁供杆状探头4穿过的钻孔5处并且其在轴向上开设有供杆状探头4穿过的贯通通道。基座2上贯通通道的内径与试样罐1上钻孔5的内径相适应，并且固定时两者同轴对齐。基座2与试样罐1固定的一端具有与试样罐1外壁弧度相适应的弧面，在实际应用中可采用高强度无机胶水将基座2永久性的固定在试样罐1上。本申请中，基座2和顶盖3之间的可拆卸连接可采用螺纹方式实现，结构简单，操作方便。具体地，基座2和顶盖3在用于连接的相对面上设有相互匹配的用于实现螺纹连接的螺纹柱状凹槽和螺纹柱状凸起，杆状探头4位于柱状凹槽和柱状凸起的轴向中心线上。比如，基座2用于连接的相对面上设有螺纹柱状凸起，称为“公端”，顶盖3用于连接的相对面上设有螺纹柱状凹槽，称为“母端”。进一步地，为便于徒手操作，顶盖3外壁沿轴向分布有便于直接用手拧动的凸起。考虑到传感器探头导热系数较大，基座2和顶盖3由低导热系数的保温材料制成，比如采用与试样罐1材料一致的有机玻璃。以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的结构及其核心思想。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置，其特征在于，该装置包括基座（2）和顶盖（3），两者通过可拆卸方式连接成稳定整体；所述顶盖（3）上穿设固定有沿轴向的传感器的杆状探头（4），所述杆状探头（4）的前端朝向所述基座（2）的方向；所述基座（2）远离所述顶盖（3）的一端固定于试样罐（1）外壁供所述杆状探头（4）穿过的钻孔（5）处并且其在轴向上开设有供所述杆状探头（4）穿过的贯通通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种土体冻融试验中杆状传感器的固定装置，其特征在于，该装置包括基座（2）和顶盖（3），两者通过可拆卸方式连接成稳定整体；所述顶盖（3）上穿设固定有沿轴向的传感器的杆状探头（4），所述杆状探头（4）的前端朝向所述基座（2）的方向；所述基座（2）远离所述顶盖（3）的一端固定于试样罐（1）外壁供所述杆状探头（4）穿过的钻孔（5）处并且其在轴向上开设有供所述杆状探头（4）穿过的贯通通道。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座（2）和所述顶盖（3）在用于连接的相对面上设有相互匹配的用于实现螺纹连接的螺纹柱状凹槽和螺纹柱状凸起，所述杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永庭，穆彦虎，何鹏飞，栗晓林，刘富荣，马巍，
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：甘肃;62