本发明专利技术公开了一种测定软土界面接触热阻的试验装置及方法，属于界面接触热阻试验装置领域，一种测定软土界面接触热阻的试验装置及方法，本方案通过电动伸缩杆将检测主体测量球运输到远离桩体的位置，错开测量球与桩体布桩过程中损坏的软土间截面的位置，减小因布桩造成的系统误差，增加检测的准确性，在电动伸缩杆运送测量球的过程中通过充满空气并鼓起的保护球对测量球和针形温度传感器进行保护，不易影响检测结果，在测量球运输到指定位置后，保护球破裂，实现测量球和针形温度传感器与软泥层接触，而破裂的保护球则会在强化网和填充管的牵扯作用下保持相对完整，方便后续统一回收，不易造成额外的环境污染。
【技术实现步骤摘要】
一种测定软土界面接触热阻的试验装置及方法
本专利技术涉及界面接触热阻试验装置领域，更具体地说，涉及一种测定软土界面接触热阻的试验装置及方法。
技术介绍
软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑～流塑状态的黏性土。软土是一类土的总称，并非指某一种特定的土，工程上常将软土细分为软黏性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土和泥炭等。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。两个名义上互相接触的固体表面，实际上接触仅仅发生在一些离散的面积元上，在未接触的界面之间的间隙常常充满了空气，热量将以导热的方式穿过这种气隙层，这种情况与固体表面完全接触相比，增加了附加的传递阻力，称为接触热阻。接触热阻等于两个交界表面温度之差除以热流量。接触热阻单位是：㎡·K/W。交界面上接触热阻的存在主要是由于表面粗糙度的影响。接触部位之间普遍存在着空隙，在多数工程实践中，间隙中充满着空气。因此传热是借通过接触间隙的传导和/或者辐射、对流实现的。接触热阻可以看作是两个并联的热阻：1，来自于接触面积部位产生；2，由间隙产生。接触面积通常很小，特别是粗糙的表面，其主要作用的是间隙所产生的热阻。与一般的固体介质不同，由于软土自身具有一定的流动性，相邻两种软土层之间的界面基本没有明显的边界，故传统的打桩送入传感器的方法极易对软土层之间的界面造成破坏，影响最后的测量结果，使测量误差较大。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种测定软土界面接触热阻的试验装置及方法，可以实现不易在打桩送入传感器过程中造成相邻软土层之间界面的破坏，影响最后的测量结果，减小测量误差。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种测定软土界面接触热阻的试验装置，包括桩体，所述桩体的侧壁上开凿有第一测量室和第二测量室，所述第一测量室位于第二测量室的上侧，所述第一测量室和第二测量室的侧壁上均固定连接有电动伸缩杆，两个所述电动伸缩杆的另一端均固定连接有测量球，位于第一测量室内的所述测量球内装设有加热装置，所述测量球的外壁上固定连接有多个针形温度传感器，多个所述针形温度传感器均匀分布在测量球的外壁上，所述测量球的外侧套设有保护球，所述保护球位于针形温度传感器的外侧，所述电动伸缩杆靠近测量球的一端贯穿保护球并与保护球固定连接，所述电动伸缩杆上开凿有通气室，所述通气室上开凿有通风通孔，所述通风通孔内滑动连接有与自身相匹配的密封活塞，所述密封活塞的侧壁上开凿有一对通气孔，所述通气孔贯穿密封活塞，所述通气室内壁上固定连接有一对限位滑杆，看两个所述限位滑杆远离通气室内壁的一端均贯穿密封活塞并延伸至密封活塞的下侧，所述限位滑杆的外侧套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端分别于通气室内壁和密封活塞固定连接，可以实现不易在打桩送入传感器过程中造成相邻软土层之间界面的破坏，影响最后的测量结果，减小测量误差。进一步的，一种测定软土界面接触热阻的试验装置的使用方法，主要步骤包括：S1、布桩，技术人员根据实际的测量需求，选择测量组数和并选择布桩位置，再检测桩体是否可以正常工作，包括但不仅限于电动伸缩杆能否正常伸长和缩短和是否可以向保护球内充入定量气体等，之后将通过检测的桩体插入预设的位置，完成布桩工作；S2、准备工作，向完成步骤S1的桩体发出指令，向保护球内充入气体，使保护球整体鼓起，之后控制电动伸缩杆伸长，利用电动伸缩杆产生的冲力撞破防护罩，通过控制电动伸缩杆的具体伸长长度来将测量球送入指定的测量位置，而在测量球被送入指定位置时，继续向保护球内充入气体，直至保护球破裂，停止空气充入，此时软土会自动填入保护球原本存在的空间内，将测量球和针形温度传感器包覆住，将测量球和针形温度传感器测量的位置与桩体在步骤S1过程中破坏的接触界面错开，减小布桩过程对软土截面破坏所造成的测量误差；S3、界面接触热阻测量，启动位于上侧的测量球内的加热装置，将位于上侧的测量球所处软土的温度加热到预设温度之上20摄氏度，保温10分钟后，断开加热装置的电源，让软土自然冷却至预设温度，记录上下两个测量球所在软土层的温度，并启动加热装置，使得位于上侧的测量球所在软土层温度保持在预设温度，同时位于下册的测量球检测自身软土层的温度变化，持续1个小时，并每隔5分钟记录位于上侧测量球内的加热装置工作发出的能量和位于下侧的测量球实时检测的温度，用于计算最后的界面接触热阻。进一步的，所述防护罩的内壁上开凿有预制槽，所述预制槽的深度为防护罩厚度的三分之二，方便保护球在电动伸缩杆作用下将防护罩冲破。进一步的，所述保护球内埋设有强化网，所述强化网与保护球固定连接，增加保护球的强度，使得充满空气的保护球不易在外力作用下破裂。进一步的，所述保护球的内壁开凿有多个破裂槽，所述强化网上开凿有多个与破裂槽相匹配的预制缺口，使得保护球破裂时会分成多个可控的碎片，方便进行回收工作。进一步的，所述强化网上固定连接有填充管，所述填充管远离强化网的一端延伸到保护球内侧，所述填充管位于保护球内的一部相互交错呈现三维空间立体结构，填充管一方面可以增加保护球之间的连接强度，即使保护球碎裂呈多个碎片，也能在填充管的牵引下进行统一回收，另一方面，填充在保护球内的填充管可以作为缓冲材料，大幅减小保护球在软泥层内位移过程中，软泥经过对保护球挤压产生的力对针形温度传感器的影响，使得针形温度传感器不易损坏。进一步的，所述填充管位于保护球内的一端为弹性胶管体，所述弹性胶管体呈三维螺旋状，相邻弹性胶管体之间交错纠缠形成三维空间立体结构，增加弹性胶管体的整体强度，易于弹性胶管体保持弹性，不易在外力作用下导致弹性胶管体三维空间立体结构崩溃，不易造成弹性胶管体的保护作用失效。进一步的，所述弹性胶管体内开凿有填充腔，所述填充腔内填充有毛细纤维，增加弹性胶管体的弹性，增加填充管整体抵抗外力的能力。进一步的，所述毛细纤维靠近弹性胶管体的一端贯穿弹性胶管体并延伸至弹性胶管体的外侧，并包覆在弹性胶管体的外侧，相邻所述弹性胶管体之间通过毛细纤维的纠缠连接，一方面增加弹性胶管体的自身的强度，另一方面通过毛细纤维的纠缠增加弹性胶管体之间的连接强度。进一步的，所述弹性胶管体上开凿有多个毛细裂纹，多个所述毛细裂纹均贯穿弹性胶管体，使得弹性胶管体在保护球破裂时会沿毛细裂纹处撕裂，不易将针形温度传感器拉扯损坏。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的优点在于：本方案通过电动伸缩杆将检测主体测量球运输到远离桩体的位置，错开测量球与桩体布桩过程中损坏的软土间截面的位置，减小因布桩造成的系统误差，增加检测的准确性。在电动伸缩杆运送测量球的过程中通过充满空气并鼓起的保护球对测量球和针形温度传感器进行保护，不易被软泥损坏或包覆，不易影响检测结果。在测量球运输到指定位置后，可以通过向保护球内注入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测定软土界面接触热阻的试验装置，包括桩体(1)，其特征在于：所述桩体(1)的侧壁上开凿有第一测量室(2)和第二测量室(3)，所述第一测量室(2)位于第二测量室(3)的上侧，所述第一测量室(2)和第二测量室(3)的侧壁上均固定连接有电动伸缩杆(6)，两个所述电动伸缩杆(6)的另一端均固定连接有测量球(7)，位于第一测量室(2)内的所述测量球(7)内装设有加热装置，所述测量球(7)的外壁上固定连接有多个针形温度传感器(8)，多个所述针形温度传感器(8)均匀分布在测量球(7)的外壁上，所述测量球(7)的外侧套设有保护球(9)，所述保护球(9)位于针形温度传感器(8)的外侧，所述电动伸缩杆(6)靠近测量球(7)的一端贯穿保护球(9)并与保护球(9)固定连接，所述电动伸缩杆(6)上开凿有通气室(13)，所述通气室(13)上开凿有通风通孔，所述通风通孔内滑动连接有与自身相匹配的密封活塞(14)，所述密封活塞(14)的侧壁上开凿有一对通气孔(15)，所述通气孔(15)贯穿密封活塞(14)，所述通气室(13)内壁上固定连接有一对限位滑杆(16)，看两个所述限位滑杆(16)远离通气室(13)内壁的一端均贯穿密封活塞(14)并延伸至密封活塞(14)的下侧，所述限位滑杆(16)的外侧套设有压缩弹簧(17)，所述压缩弹簧(17)的两端分别于通气室(13)内壁和密封活塞(14)固定连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种测定软土界面接触热阻的试验装置，包括桩体(1)，其特征在于：所述桩体(1)的侧壁上开凿有第一测量室(2)和第二测量室(3)，所述第一测量室(2)位于第二测量室(3)的上侧，所述第一测量室(2)和第二测量室(3)的侧壁上均固定连接有电动伸缩杆(6)，两个所述电动伸缩杆(6)的另一端均固定连接有测量球(7)，位于第一测量室(2)内的所述测量球(7)内装设有加热装置，所述测量球(7)的外壁上固定连接有多个针形温度传感器(8)，多个所述针形温度传感器(8)均匀分布在测量球(7)的外壁上，所述测量球(7)的外侧套设有保护球(9)，所述保护球(9)位于针形温度传感器(8)的外侧，所述电动伸缩杆(6)靠近测量球(7)的一端贯穿保护球(9)并与保护球(9)固定连接，所述电动伸缩杆(6)上开凿有通气室(13)，所述通气室(13)上开凿有通风通孔，所述通风通孔内滑动连接有与自身相匹配的密封活塞(14)，所述密封活塞(14)的侧壁上开凿有一对通气孔(15)，所述通气孔(15)贯穿密封活塞(14)，所述通气室(13)内壁上固定连接有一对限位滑杆(16)，看两个所述限位滑杆(16)远离通气室(13)内壁的一端均贯穿密封活塞(14)并延伸至密封活塞(14)的下侧，所述限位滑杆(16)的外侧套设有压缩弹簧(17)，所述压缩弹簧(17)的两端分别于通气室(13)内壁和密封活塞(14)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种测定软土界面接触热阻的试验装置，其特征在于：所述防护罩(4)的内壁上开凿有预制槽(5)，所述预制槽(5)的深度为防护罩(4)厚度的三分之二。
3.根据权利要求1所述的一种测定软土界面接触热阻的试验装置，其特征在于：所述保护球(9)内埋设有强化网(11)，所述强化网(11)与保护球(9)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种测定软土界面接触热阻的试验装置，其特征在于：所述保护球(9)的内壁开凿有多个破裂槽(10)，所述强化网(11)上开凿有多个与破裂槽(10)相匹配的预制缺口。
5.根据权利要求1所述的一种测定软土界面接触热阻的试验装置，其特征在于：所述强化网(11)上固定连接有填充管(12)，所述填充管(12)远离强化网(11)的一端延伸到保护球(9)内侧，所述填充管(12)位于保护球(9)内的一部相互交错呈现三维空间立体结构。
6.根据权利要求5所述的一种测定软土界面接触热阻的试验装置，其特征在于：所述填充管(12)位于保护球(9)内的一端为弹性胶管体(...
【专利技术属性】
技术研发人员：闻敏杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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