本实用新型专利技术公开了一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置，包括：渗流系统，冻结系统和观测系统,渗流系统包括试验箱、水箱和水泵，试验箱内分为缓冲区和冻结区，试验箱的左右两面的中心各开设一进水孔和一出水孔，进水孔和出水孔与水箱和水泵串联连接，冻结系统包括冷浴和冻结管，观测系统包括高清数码相机和支架，高清数码相机放置在支架上，缓冲区内填充一定粒径级配的砾石，冻结区中放置饱和无黏性试验土样，水箱和实验箱内加入含有荧光素的水，水泵使试验箱中的水不断循环，冷浴能通过冻结管冻结冻结区内的水。本实用新型专利技术装置操作简单，快速便捷，动态监测，节约时间。节约时间。节约时间。
【技术实现步骤摘要】
一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置
[0001]本技术涉及建筑工程领域，特别是一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置。
技术介绍
[0002]人工冻结法是一种临时加固土层的方法，主要包括盐水冻结和液氮冻结，盐水冻结因其经济性，目前已被广泛应用于软土地区和沿海地区地铁隧道端头盾构的始发、接收以及联络通道的修建。然而，由于地下土层的复杂性，会受到河流、暗流和海水等影响，一些土层中的地下水渗流速度较快(尤其在无黏性土层中)，冻结壁在其中的形成和发展缓慢，甚至无法交圈，影响施工进度甚至可能造成工程事故，因此有必要研究渗流速度对冻结壁形成的影响。常规的室内试验是采用模型试验的方法，改变土层中的渗流速度研究其对冻结壁形成的影响，通过在冻结管周围预埋一系列温度传感器，实时监测冻结管周围土层温度的变化和分布，计算出土层中温度降至冻结温度处的位置变化，进而推算冻结壁的形成和发展。这种方法成本高且数据处理较繁琐，无法直观清晰地观测冻结壁的形成和发展，因此有必要设计一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置。
技术实现思路
[0003]本技术的目的是为了解决
技术介绍
中提及的问题，提供一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置。
[0004]为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：
[0005]一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置，包括：渗流系统，冻结系统和观测系统，渗流系统包括试验箱、水箱和水泵，试验箱内有两个滤网，两个滤网将试验箱分成三个区域，左右两个区域为缓冲区，中间区域为冻结区，试验箱的左右两面的中心各开设一进水孔和一出水孔，进水孔和出水孔与水箱和水泵串联连接，冻结系统包括冷浴和冻结管，冻结管伸入试验箱的冻结区内，冻结管通过硅胶软管与冷浴串联连接，观测系统包括高清数码相机和支架，高清数码相机放置在支架上，高清数码相机正对着试验箱，缓冲区内填充一定粒径级配的砾石，冻结区中放置饱和无黏性试验土样，两个滤网的孔径小于试验土样的粒径，水箱和实验箱内加入含有荧光素的水，水泵使试验箱中的水不断循环，冷浴能通过冻结管冻结冻结区内的水。
[0006]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0007]上述的试验箱由透明有机玻璃制成的长方体形状，其顶部开口。
[0008]上述的试验箱上设置有若干个可封堵的通孔，这些通孔部分位于同一水平面，部分位于同一竖直面，冻结管能从通孔伸入冻结区内。
[0009]上述的冻结管由相互连通的内管和外管密封组合而成，冷冻液从冷浴流入内管，从外管流出返回到冷浴中。
[0010]上述的冷浴中设有制冷剂。
[0011]上述的高清数码相机放置在试验箱正前方，使镜头能采集冻结区的图像。
[0012]上述的进水孔和出水孔通过塑料管与水箱和水泵串联连接。
[0013]本技术具有以下优点：
[0014]1、本技术设计的一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置具有能精确到位，操作简单，快速便捷，动态监测，节约时间，能有效提高观测渗流条件下冻结壁形成的效率。
[0015]2、本技术的装置相较于传统的方法，即通过土体内温度的变化分析冻结壁的发展，本专利能通过土体内冻结区和非冻结区的颜色变化，更加清晰且直观的观测到渗流条件下冻结壁的发展。
[0016]3、本技术装置传统的试验方法成本高，如采用数据采集仪、温度传感器等设备，本专利可有效降低试验成本。
[0017]4、本技术装置既可用于研究渗流方向与冻结管中心线连线平行的情形，也可用于研究渗流方向与冻结管中心线连线垂直的情形。
附图说明
[0018]图1是是观测渗流条件下冻结壁形成的实验装置整体布局示意图；
[0019]图2是冻结系统渗流方向的示意图；
[0020]图3是渗流方向与冻结管中心线连线平行的冻结系统示意图；
[0021]图4是渗流方向与冻结管中心线连线垂直的冻结系统示意图。
[0022]图中标记名称：冷浴1，试验箱2，滤网3，进水孔4，硅胶软管5，缓冲区6，冻结区7，塑料管8，出水孔9，冻结管10，水箱11，高清数码相机12，支架13，水泵14，内管15，外管16。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细描述。
[0024]如图1
‑
4所示，一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置，其中：包括：渗流系统，冻结系统和观测系统，渗流系统包括试验箱2、水箱11和水泵14，试验箱2内有两个滤网3，两个滤网3将试验箱分成三个区域，左右两个区域为缓冲区6，中间区域为冻结区7，试验箱2的左右两面的中心各开设一进水孔4和一出水孔9，进水孔4和出水孔9与水箱11和水泵14串联连接，冻结系统包括冷浴1和冻结管10，冻结管10伸入试验箱2的冻结区7内，冻结管通10过硅胶软管5与冷浴1串联连接，观测系统包括高清数码相机12和支架13，高清数码相机12放置在支架13上，高清数码相机12正对着试验箱，缓冲区内6填充一定粒径级配的砾石，冻结区7中放置饱和无黏性试验土样，两个滤网3的孔径小于试验土样的粒径，水箱11和实验箱2内加入含有荧光素的水，水泵14使试验箱2中的水不断循环，冷浴1能通过冻结管10冻结冻结区7内的水。
[0025]试验箱2由透明有机玻璃制成的长方体形状，其顶部开口。
[0026]试验箱2上设置有若干个可封堵的通孔，这些通孔部分位于同一水平面，部分位于同一竖直面，冻结管能从通孔伸入冻结区内。
[0027]冻结管10由相互连通的内管15和外管16密封组合而成，冷冻液从冷浴1流入内管15，从外管16流出返回到冷浴1中。
[0028]冷浴1中设有制冷剂。
[0029]高清数码相机12放置在试验箱2正前方，使镜头能采集冻结区的图像。
[0030]进水孔4和出水孔9通过塑料管8与水箱11和水泵14串联连接。
[0031]以下讲解本技术的使用方法：
[0032]本技术公开了一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置，该装置包括：渗流系统，冻结系统和观测系统，渗流系统包括试验箱2、水箱11和水泵14，试验箱2内分为缓冲区6和冻结区7，试验箱2的左右两面的中心各开设一进水孔4和一出水孔9，进水孔4和出水孔9与水箱11和水泵14串联连接，冻结系统包括冷浴1和冻结管10，观测系统包括高清数码相机12和支架，高清数码相机放置在支架13上，根据试验方案确定的土体干密度，此时封堵试验箱2中部分位于同一水平面通孔或封堵部分位于同一竖直面的通孔，缓冲区6内填充一定粒径级配的砾石，冻结管10从通孔伸入冻结区7内，水箱11和实验箱2内加入含有荧光素的水，水泵14使试验箱2中的水不断循环，冷浴1能通过冻结管10冻结冻结区7内的水，向试验箱2的冻结区7分层加入并压实饱和无黏性试验土样，两个滤网3的孔径略小于试验土样的粒径，其中试样箱2内水位始终保持高于土层表面，接着打开水泵14，控制涌水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于观测渗流条件下冻结壁形成的试验装置，包括：渗流系统，冻结系统和观测系统，其特征在于：所述的渗流系统包括试验箱(2)、水箱(11)和水泵(14)，所述的试验箱(2)内有两个滤网(3)，两个滤网(3)将试验箱(2)分成三个区域，左右两个区域为缓冲区(6)，中间区域为冻结区(7)，所述的试验箱(2)的左右两面的中心各开设一进水孔(4)和一出水孔(9)，所述的进水孔(4)和出水孔(9)与水箱(11)和水泵(14)串联连接，所述的冻结系统包括冷浴(1)和冻结管(10)，所述的冻结管(10)伸入试验箱(2)的冻结区(7)内，所述的冻结管(10)通过硅胶软管(5)与冷浴(1)串联连接，所述的观测系统包括高清数码相机(12)和支架(13)，高清数码相机(12)放置在支架(13)上，高清数码相机(12)正对着试验箱(2)，所述的缓冲区(6)内填充一定粒径级配的砾石，所述的冻结区(7)中放置饱和无黏性试验土样，两个滤网(3)的孔径小于试验土样的粒径，所述的水箱(11)和试验箱(2)内加入含有荧光素的水，水泵使试验箱中的水不断循环，所述的冷浴(1)能通过冻结管(10)冻结冻结区(7)内的水。2.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：余长青，樊文虎，左熹，陈盈盈，周桂云，胡继锟，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：新型
国别省市：
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