【技术实现步骤摘要】
一种全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置及测试方法
本专利技术涉及一种冻胀综合测试装置及测试方法,尤其适用于城市地下工程人工冻结过程研究的一种全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置及测试方法。
技术介绍
在地下工程建设中,如遇软弱富水地层,常采用人工冻结法对土层进行改良加固,但冻结过程中的冻胀量会造成地下管线及周围建筑基础的破坏,若控制不当甚至会造成严重的工程事故,因此,近年来众多学者都将目光转向冻胀的研究,而室内试验则是研究冻胀的重要手段之一。传统的冻胀试验装置一般由玻璃筒、控温板、马氏补水瓶、位移计等组成,将土体试样放置在玻璃筒中,顶端与底端的控温板分别保持恒定低温与高温,沿试样高度形成温度梯度,实现土体试样的一维冻结,与玻璃筒底部相连的无压马氏补水瓶为试样冻胀提供充足的水分,位移计则测量试样顶端的冻胀量。传统的冻胀试验装置主要是模拟天然冻土形成过程中的补水方式,即天然冻土从地表向下逐渐发展,过程中水分从冻土下部进行补充和迁移,所以传统冻胀实验装置中冻土从上向下发展,并从下部未冻土中进行整个试样的补水。所以,传统冻胀实验装置只能通过位移计及马氏瓶刻度获得试样在冻结过程中的总体冻胀量及水分迁移量的变化,亦或在试验结束后立即对试样切片,通过测量不同高度处试样的最终含水率来粗略判断不同高度试样位置水分迁移的差异性,但它无法测量冻结过程中不同深度位置土体的冻胀位移、冻胀力,也无法实现对深度位置的土体进行分别补水及排水量的同步、连续动态综合测试,所以无法建立土体冻结过程中冻胀位移、冻胀力和水分迁移量之间的动态关系。对 ...
【技术保护点】
1.一种全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置,其特征在于:包括测试装置主体、框体结构和承载装置(19),测试装置主体设置在上方和下方两个承载装置(19)之间,所述承载装置(19)为框体结构上下中心相对设置的两个基座,测试装置主体设置在下方承载装置(19)上,并与上方承载装置(19)之间设有约束装置(18),并通过约束装置(18)将测试装置主体垂直固定住;/n所述测试装置主体包括多个叠放在一起的半圆形透明玻璃筒(5),最下方的半圆形透明玻璃筒(5)底部设有结构匹配的低温冷板(8),低温冷板(8)下方设有底座(9),上下相邻叠放的两个半圆形透明玻璃筒(5)之间设有用以测试冻结土体内部冻胀压力的不透水柔性压力测试薄膜(12),通过柔性压力测试薄膜(12)将所有半圆形透明玻璃筒(5)分隔为独立的封闭空间,每个半圆形透明玻璃筒(5)侧面均连接有一个水平布置的水平盘管(10),所述每个半圆形透明玻璃筒(5)内分别装满待测试的土体,并与水平盘管(10)相连,用以显示封闭空间内土体在不同冻结阶段的排水量和吸水量,土体内不同水平位置设有轻质荧光标识点(17),最顶部的半圆形透明玻璃筒(5)内部在土体上设 ...
【技术特征摘要】
1.一种全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置,其特征在于:包括测试装置主体、框体结构和承载装置(19),测试装置主体设置在上方和下方两个承载装置(19)之间,所述承载装置(19)为框体结构上下中心相对设置的两个基座,测试装置主体设置在下方承载装置(19)上,并与上方承载装置(19)之间设有约束装置(18),并通过约束装置(18)将测试装置主体垂直固定住;
所述测试装置主体包括多个叠放在一起的半圆形透明玻璃筒(5),最下方的半圆形透明玻璃筒(5)底部设有结构匹配的低温冷板(8),低温冷板(8)下方设有底座(9),上下相邻叠放的两个半圆形透明玻璃筒(5)之间设有用以测试冻结土体内部冻胀压力的不透水柔性压力测试薄膜(12),通过柔性压力测试薄膜(12)将所有半圆形透明玻璃筒(5)分隔为独立的封闭空间,每个半圆形透明玻璃筒(5)侧面均连接有一个水平布置的水平盘管(10),所述每个半圆形透明玻璃筒(5)内分别装满待测试的土体,并与水平盘管(10)相连,用以显示封闭空间内土体在不同冻结阶段的排水量和吸水量,土体内不同水平位置设有轻质荧光标识点(17),最顶部的半圆形透明玻璃筒(5)内部在土体上设有与半圆形透明玻璃筒(5)结构匹配的上恒温冷板(4);
所述测试装置主体外侧设有多点光源,同时设有图像采集系统用以采集测试装置主体内土样位移变化信息,所述图像采集系统包括数码相机(16)和照明灯(13)。
2.权利要求1所述的全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置,其特征在于:所述半圆形透明玻璃筒(5)包括设有竖向刻度尺(14)的平面结构和弧面结构,其中刻度尺(14)用以判断添加在土体内的轻质荧光标识点(17)的竖向位移变化情况,从而实现不同位置土体冻胀位移的精细测试。
3.权利要求1所述的全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置,其特征在于:上下两个相邻的半圆形透明玻璃筒(5)的顶部设有凹凸槽(6)、底部设有凹凸口(7)匹配连接,且位于最底部的半圆形透明玻璃筒(5)底部通过凹凸槽(6)与低温冷板(8)上方的凹凸口(7)连接。
4.权利要求3所述的全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置,其特征在于:上恒温冷板(4)设置在最顶部位置的半圆形透明玻璃筒(5)内,上恒温冷板(4)上设有用于检测上恒温冷板(4)在土样冻结过程中位移情况的位移传感器(11),利用位移传感器(11)获得测试装置主体内土样的总冻胀量。
5.权利要求4所述的全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置,其特征在于:所述测试装置主体上内设有约束装置,所述约束装置包括在底座(9)上设置的多条可伸缩柔性带(2),可伸缩柔性带(2)的端头上设有弹簧扣(1),多个半圆形透明玻璃筒(5)以及低温冷板(8)组装后通过弹簧扣(1)与顶部半圆形透明玻璃筒(5)上设置的卡接口(3)卡扣连接,从而固定测试装...
【专利技术属性】
技术研发人员:石荣剑,黄丰,岳丰田,张勇,陆路,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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