【技术实现步骤摘要】
寒区地层多物理过程变体力试验装置和方法
本专利技术涉及小比尺模型冻融循环试验
，具体而言，涉及一种寒区地层多物理过程变体力试验装置和方法。
技术介绍
在南北半球的中、高纬度以及低纬度的高海拔地区，岩石圈的表层长时期处于负温状态，土壤孔隙和岩石裂隙中的液态水被冻结，转变为固态的冰，并且胶结松散的土颗粒和岩石，因此，处于0℃或0℃以下，并为冰所胶结的土壤或岩石，称为冻土或冻结岩石。通常按照土处于冻结状态的持续时间分为短期冻土、季节冻土和多年冻土。在寒冷地区，伴随着地层中水的冻结和融化，发生着一系列奇异而独特的冻土现象，如随着大气温度的下降，地层温度降到土中孔隙水结晶点时，地层便发生冻结，出现冰晶体，导致土壤体积膨胀，引起附加的应力和变形，这就是冻胀现象。到了春季，随着气温的上升，冻结后的地层从上层开始融化，但冻结土壤下层尚未溶解，水分无法下渗，使地层含水量增大，导致强度降低。一旦地层中冰侵入体消融成水，而土壤、又未能完全排水固结，就会使浅表地层发生沉陷变形。因此，对于寒冷地区冻土现象的理解，并且建立一套科学的灾害预防治理体...
【技术保护点】
1.一种寒区地层多物理过程变体力试验装置，其特征在于，包括：/n变体力机构；/n用于容置土壤样本的承载机构，所述承载机构与所述变体力机构连接，所述变体力机构用于带动所述承载机构转动，以使位于所述承载机构上的土壤样本获得加速度；/n冻融循环机构，所述冻融循环机构包括冷浴模块和补水模块，所述冷浴模块以及所述补水模块均与所述承载机构连接，所述冷浴模块用于与所述土壤样本进行热交换以调节所述土壤样本的温度；所述补水模块用于调节所述土壤样本的含水量；/n以及数据监测机构，所述数据监测机构用于监测所述土壤样本的温度、含水量和变形量。/n
【技术特征摘要】
1.一种寒区地层多物理过程变体力试验装置，其特征在于，包括：
变体力机构；
用于容置土壤样本的承载机构，所述承载机构与所述变体力机构连接，所述变体力机构用于带动所述承载机构转动，以使位于所述承载机构上的土壤样本获得加速度；
冻融循环机构，所述冻融循环机构包括冷浴模块和补水模块，所述冷浴模块以及所述补水模块均与所述承载机构连接，所述冷浴模块用于与所述土壤样本进行热交换以调节所述土壤样本的温度；所述补水模块用于调节所述土壤样本的含水量；
以及数据监测机构，所述数据监测机构用于监测所述土壤样本的温度、含水量和变形量。
2.根据权利要求1所述的寒区地层多物理过程变体力试验装置，其特征在于：
所述变体力机构包括电机、悬臂、第一悬索、第二悬索以及平衡室，所述悬臂与所述电机的输出轴连接，所述电机用于带动所述悬臂转动；所述承载机构通过所述第一悬索与所述悬臂的一端连接，所述平衡室通过所述第二悬索与所述悬臂的另一端连接，所述平衡室用于容置平衡体或土壤样本。
3.根据权利要求2所述的寒区地层多物理过程变体力试验装置，其特征在于：
所述冷浴模块包括试验盒、两个冷媒循环单元和两个换热板，所述试验盒与所述承载机构连接；所述两个换热板均与所述试验盒连接且间隔设置，所述试验盒以及所述两个换热板共同限定出用于容置土壤样本的容置腔；每个所述换热板均设有换热通道，所述两个冷媒循环单元中分别与所述两个换热板的两个换热通道连通，以使流动于两个所述换热通道中的制冷剂能独立的与所述土壤样本进行热交换。
4.根据权利要求3所述的寒区地层多物理过程变体力试验装置，其特征在于：
每个所述冷媒循环单元均包括压缩机、冷浴室、连通管、蒸发器、第一回路和第二回路，所述压缩机通过所述连通管与所述蒸发器连通，所述连通管位于所述冷浴室内，所述蒸发器的出口与所述冷浴室连通；所述冷浴室与所述第一回路的一端连通，所述第一回路的另一端与所述换热通道连通，所述第二回路的一端与对应的所述换热通道连通，所述第二回路的另一端与所述压缩机连通；
所述输出轴设有避让孔，所述第一回路以及所述第二回路穿设于所述避让孔中，且所述输出轴能绕其自身轴线相对于所述第一回路和第二回路转动。
5.根据权利要求4所述的寒区地层多物理...
【专利技术属性】
技术研发人员：李双洋，刘啸宇，杨佳乐，游甜甜，赵建沅，
申请(专利权)人：中国科学院西北生态环境资源研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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