多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置，包括试样系统、温控系统、水分补给系统和测试及数据采集系统；水分补给系统包括盘管、承托板、一号阀门、进水管、二号阀门；盘管外表面带刻度线，水平放置于承托板上，承托板与试样系统里的三轴试样底部标高相同；盘管通过进水管和试样系统底部相连；一号阀门位于盘管端头处，二号阀门位于进水管尾部。本实用新型专利技术能够实现多个三轴试样同时在补水情况下的单向冻结和双向融化，试样安装、取出方便，能够一次性满足动/静三轴试验要求，缩短试验时间。采用带刻度的盘管进行补水，可精确计算补水量，且水头恒定，易于控制，试验结果更精确。结果更精确。结果更精确。

【技术实现步骤摘要】
多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置


[0001]本技术涉及土体三轴试样补水冻融的试验技术，尤其涉及一种多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置。

技术介绍

[0002]我国分布着广泛的季节性冻土，季节性冻土每年经历一次甚至多次冻融循环。冻融循环作用会对土体的物理力学性质产生严重影响，尤其是临江的堤防工程和路基工程，由于地下水埋深较浅，在从上往下的冻结过程中，毛细水可能上升到冻结深度范围内，形成水分从下至上的补给。水分大量聚集在冻结区后，会造成堤身和路基的冻胀，在夏季融化期间未及时消散的水分又会软化土体，在行车荷载的反复作用下产生路面的沉陷。因此开展土体在补水情况下的冻融循环后动力学和静力学性质的研究显得尤为重要。
[0003]国内外针对土体的冻融循环试验装置大致上可以分为两大类：一类是研究土体冻融过程中的物理性质变化所采用的单向冻融循环装置；另一类是针对土体冻融循环以后的力学性质变化采用的多向冻融循环装置。但是目前的研究中对服务于土体三轴压缩试验的三轴试样在补水条件下单向冻结和双向融化试验以及相应的动/静力学性质演化的试验开展较少，类似的仪器虽有研制，但是仅适用于承载比等试验，无法满足三轴试样冻融的要求。
[0004]中国专利CN103196753A《多功能公路土基冻融循环试验装置》中，土样与马氏瓶中蒸馏水保持水力联系，以模拟路基土在冻融过程路堤本体以外环境的水分补给条件，但马氏瓶水头高度不易控制，操作人员读数容易不准确，无法精确计算补水量，试验精度低；而且土样与马氏瓶直接联系，操作人员无法控制补水过程，也容易导致测试结果不准确。
[0005]为此，寻求一种实现土体三轴试样单向冻结和双向融化且能够精确补水的设备和方法，提高试验精度，已经成为季节冻土区土体冻融循环试验方法中一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多功能土体三轴试样补水冻融循环的试验装置，可实现多个三轴试样的冻融循环，且能够控制试样冻融的方向和水分补给，模拟土体实际的温度和湿度变化，提高了冻融土动/静三轴试验的效率。
[0007]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置，包括试样系统、温控系统、水分补给系统和测试及数据采集系统，多个所述试样系统置于所述温控系统内部，多个所述水分补给系统与多个所述试样系统一一对应连接，对土样进行补水，测试及数据采集系统与试样系统相连接采集试验数据，其特征在于：所述的水分补给系统包括盘管、承托板、一号阀门、进水管、二号阀门；所述盘管外表面带刻度线，水平放置于承托板上，所述承托板与试样系统里的三轴试样底部标高相同；所述盘管通过进水管和试样系统底部相连；所述一号阀门位于盘管端头处，所述二号阀门位于进水管尾部。
[0009]进一步的，所述的试样系统包括试样筒，在试样筒的中部，从下到上，透水石、滤纸、三轴试样依次排列构成一个圆柱；所述三轴试样的顶部和侧面包裹有耐高低温橡皮膜。
[0010]进一步的，所述的温控系统包括恒温环境箱、顶部酒精供给箱、底部酒精供给箱、试样顶部酒精盒、试样底部酒精盒、酒精循环管、硅胶管、保温套管、温度控制器；其位置和连接关系是：顶部酒精供给箱和底部酒精供给箱分别固定于恒温环境箱的上部和下部，并分别与若干个试样顶部酒精盒和若干个试样底部酒精盒通过硅胶管和酒精循环管相连；硅胶管外部套有保温套管；试样顶部酒精盒和试样底部酒精盒分别固定于三轴试样的顶部和底部；温度控制器通过控制三套独立的制冷循环机组来调节恒温环境箱的箱体温度和顶部酒精供给箱与底部酒精供给箱中的酒精循环液温度。
[0011]进一步的，所述试样底部酒精盒上设置有酒精盒预留孔。
[0012]进一步的，所述的测试及数据采集系统包括温度传感器、位移传感器、数据采集器和计算机；所述温度传感器沿三轴试样竖直方向等间距插入一个试样内部；所述位移传感器与试样系统顶部连接；所述温度传感器和位移传感器分别与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连。
[0013]进一步的，所述盘管直径为1
‑
1.5cm。
[0014]与以往技术相比，本技术具有下列优点和积极效果：
[0015]1、能对三轴试样进行补水条件下的单向冻结和双向融化的冻融循环试验，更符合季节冻土区土体实际的温度和湿度变化。
[0016]2、采用带刻度的盘管进行补水，可精确计算补水量，且水头恒定，易于控制。
[0017]3、能多个试样同时进行冻融循环试验，试样结构完整，满足堤防和路基填土动/静三轴压缩试验要求，提高三轴试验效率。
[0018]总之，本技术能够实现多个三轴试样同时在补水情况下的冻融循环，能够一次性满足动/静三轴试验要求，缩短试验时间。
附图说明
[0019]图1是本装置的结构方框图。
[0020]图2是本装置的主体结构示意图。
[0021]图3是本装置的温控系统结构示意图。
[0022]图中：
[0023]000—试样系统，
[0024]001—三轴试样，002—耐高低温橡皮膜，003—保温棉，
[0025]004—试样筒，005—底座，006—透水石，
[0026]007—滤纸008—拉杆009—盖板；
[0027]100—温控系统，
[0028]101—恒温环境箱，102—顶部酒精供给箱，103—底部酒精供给箱，104—试样顶部酒精盒，105—试样底部酒精盒，106—酒精循环管，
[0029]107—硅胶管，108—保温套管，109—温度控制器；
[0030]200—水分补给系统，
[0031]201—盘管，202—承托板，203—一号阀门；
[0032]204—进水管，205—二号阀门，206—酒精盒预留孔；
[0033]300—测试及数据采集系统，
[0034]301—温度传感器，302—位移传感器，
[0035]303—数据采集器，304—计算机。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和实施例详细说明：
[0037]一、装置
[0038]1、总体
[0039]如图1，本装置包括试样系统000、温控系统100、水分补给系统200和测试及数据采集系统300；
[0040]其位置和连接关系是：
[0041]试样系统000置于温控系统100内部，试样系统000与水分补给系统200连接，对土样进行补水，试样系统000又与测试及数据采集系统300相连接采集试验数据。
[0042]2、功能单元
[0043]0)试样系统000
[0044]如图2，试样系统000包括三轴试样001，还设置有耐高低温橡皮膜002、保温棉003、试样筒004、底座005、透水石006、滤纸007、拉杆008、盖板009；
[0045]在试样筒004的中部，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置，包括试样系统(000)、温控系统(100)、水分补给系统(200)和测试及数据采集系统(300)，多个所述试样系统(000)置于所述温控系统(100)内部，多个所述水分补给系统(200)与多个所述试样系统(000)一一对应连接，对土样进行补水，测试及数据采集系统(300)与试样系统(000)相连接采集试验数据，其特征在于：所述的水分补给系统(200)包括盘管(201)、承托板(202)、一号阀门(203)、进水管(204)、二号阀门(205)；所述盘管(201)外表面带刻度线，水平放置于承托板(202)上，所述承托板(202)与试样系统(000)里的三轴试样(001)底部标高相同；所述盘管(201)通过进水管(204)和试样系统(000)底部相连；所述一号阀门(203)位于盘管(201)端头处，所述二号阀门(205)位于进水管(204)尾部。2.根据权利要求1所述的一种多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置，其特征在于：所述的试样系统(000)包括试样筒(004)，在试样筒(004)的中部，从下到上，透水石(006)、滤纸(007)、三轴试样(001)依次排列构成一个圆柱；所述三轴试样(001)的顶部和侧面包裹有耐高低温橡皮膜(002)。3.根据权利要求1所述的一种多功能土体三轴试样补水冻融循环试验装置，其特征在于：所述的温控系统(100)包括恒温环境箱(101)、顶部酒精供给箱(102)、底部酒精供给箱(103)、试样顶部酒精盒(104)、试样底部酒精盒(105)、酒精循环管(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲜少华，李清鹏，王超，
申请(专利权)人：武汉市政工程设计研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：