本发明专利技术公开了一种土地勘测技术领域的冻土互嵌测量装置、冻土试样制作模具及测量方法，旨在解决现有技术中无法对富冰高温冻土地基上路基的实际沉降量进行模拟演算的问题，其包括机座、反力支架和试样筒承载装置，反力支架设于机座上方，且顶部与施压调节机构连接，试样筒承载装置设于反力支架内部；施压调节机构延伸到试样筒承载装置内与传力板连接，传力板上设有位移传感器，位移传感器用于监测试样总位移；试样承载装置底部与排水量测量机构连接，排水量测量机构用于监测冻土位移。本发明专利技术可以用于模拟不同温度、不同荷载、不同粗颗粒组成、不同级配的冻土条件下的互嵌沉降，实时监测数据、科学有效。科学有效。科学有效。
【技术实现步骤摘要】
一种冻土互嵌测量装置、冻土试样制作模具及测量方法
[0001]本专利技术涉及一种冻土互嵌测量装置、冻土试样制作模具及测量方法，属于土地勘测
技术介绍
[0002]当修筑在富冰高温冻土上的路基填筑高度不大且在外界环境温度增高时，下卧的富冰高温冻土强度急剧劣化向融土过渡，由于片石垫层空隙较大，在上覆荷载作用下强度降低后的富冰高温冻土或者融土很容易挤入到片石空隙中，从而引发地基沉降。
[0003]因此，富冰高温冻土路基的变形分析不应该只是包含：活动层的冻胀、融沉变形和下伏冻土层的变形，还应该包括因温度增高强度明显劣化的富冰高温冻土或融土挤入到片石垫层中引发的路基沉降。可见，修筑在富冰高温冻土地基上路基的实际沉降量要大于常规计算得到的沉降，富冰高温冻土会对路基的稳定性造成严重威胁。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种冻土互嵌测量装置、冻土试样制作模具及测量方法，可以用于模拟不同温度、不同荷载、不同粗颗粒组成、不同级配的冻土条件下的互嵌沉降，实时监测数据、科学有效。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种冻土互嵌测量装置，包括机座、反力支架和试样筒承载装置，所述反力支架设于机座上方，且顶部与施压调节机构连接，所述试样筒承载装置设于反力支架内部；
[0007]所述施压调节机构延伸到试样筒承载装置内与传力板连接，其用于给传力板施压并监测所施压力，所述传力板上设有位移传感器，所述位移传感器用于监测试样总位移；
[0008]所述试样承载装置底部与排水量测量机构连接，所述排水量测量机构用于监测冻土位移。
[0009]可选的，所述施压调节机构包括杠杆调平杆、杠杆调平组件、杠杆和传力杆，所述杠杆调平杆上端通过驱动组件与反力支架连接，下端通过杠杆调平组件与杠杆一端连接，所述驱动组件用于调节杠杆调平杆上下移动，所述杠杆另一端设有砝码，所述传力杆上端与杠杆支点B处连接，下端延伸至试样筒承载装置内与传力板连接。
[0010]可选的，所述杠杆调平组件包括外槽、内槽、连接块和连接杆，所述杠杆调平杆下端与连接块连接，所述连接块穿设于连接杆上，所述连接杆穿设于杠杆的铰点A处，且两端和内槽内壁连接，所述内槽设于外槽内部，且与外槽内壁铰接。
[0011]可选的，还包括用于调节平衡的平衡锤和用于检测平衡状态的平衡气泡，所述平衡锤设于杠杆远离砝码的一端，所述平衡气泡设于杠杆一侧上方。
[0012]可选的，所述试样筒承载装置包括用于放置试样筒的试样放置区，所述试样放置区外部从内到外依次设有导热层、冷却液层和隔热层，所述冷却液层通过管道与外部冷却
液储存箱连接，所述试样筒承载装置外部设有可开合的装配门，所述装配门配设有开关。
[0013]可选的，所述试样筒底部设有排水孔，所述试样放置区底部设有底座，所述底座上设有滚珠排，所述滚珠排用于方便试样筒的取出和放入，所述底座上方还通过排水管与排水量测量机构连接。
[0014]可选的，所述排水量测量机构包括孔压传感器、压差传感器和量筒，所述排水管延伸至试样筒承载装置外部与孔压传感器连接，所述孔压传感器通过第一三通阀与压差传感器连接，所述压差传感器与量筒连接，并通过第二三通阀与接水箱连接。
[0015]第二方面，本专利技术还提供一种和上述任一项所述的冻土互嵌测量装置相配套使用的冻土试样制作模具，包括模具盖板、模具侧壁和模具底座，所述模具侧壁设于模具底座上方，所述模具盖板设于模具侧壁上方，且设有多个抽气孔，所述抽气孔用于与外部抽气装置连接，对模具内进行抽气，使试样饱和。
[0016]可选的，所述模具侧壁由两个半圆柱壳组成，所述半圆柱壳通过侧壁螺丝相连接。
[0017]第三方面，本专利技术还提供一种上述任一项所述的冻土互嵌测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0018]进行冻土试样及粗骨料试样准备；
[0019]进行装置准备；
[0020]打开试样筒承载装置后拉出试样筒，将冻土试样装入试样筒内，再将粗骨料分层放置于冻土试样上，放入传力板后将试样筒放回试样放置区，并安装位移传感器；
[0021]打开第一三通阀和第二三通阀两者与量筒连通的阀门，调节冷却液的流速及流量至实验所需温度，放置一段时间；
[0022]打开第一三通阀与孔压传感器连通的阀门和第二三通阀与压差传感器连通的阀门，启动数据采集装置的传感器接收器，并将数据采集装置上的位移、排水量以及孔压清零；
[0023]添加砝码的同时不断调节杠杆调平组件，使平衡气泡居中；
[0024]直至孔压没有变化后，停止实验，将试样取出即可。
[0025]进一步的，所述冻土试样准备包括以下步骤，
[0026]将土、碎冰块、水按比例分层放入冻土试样制作模具中，压密；
[0027]在试样表面放置滤纸，用水将其湿润，盖上模具盖板后抽气使试样饱和；取出滤纸，重新盖上模具盖板，放入低温恒温箱内静置一定时间；
[0028]所述粗骨料试样的准备步骤包括将其放入低温恒温箱内静置一定时间。
[0029]进一步的，所述装置准备具体包括，在试样筒中放入透水石，并将滤纸放置在透水石上，用水将其湿润，关闭第二三通阀，打开第一三通阀，直至试样筒中水排净后关闭阀门。
[0030]进一步的，所述位移传感器读数变化小于0.01mm/min后，停止实验。
[0031]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0032]本专利技术提供的冻土互嵌测量装置对修筑在富冰高温冻土地基上路基的实际沉降量进行模拟，方便用于测量不同温度、不同荷载、不同粗颗粒组成、不同级配的冻土条件下的互嵌沉降，操作简单，科学有效；
[0033]采用杠杆的方式进行加载，将较小荷载放大，达到实际所需荷载，传力稳定，适合长时间加载，同时杠杆上方有一平衡水泡，便于判断杠杆是否倾斜，进行实时调节；
[0034]所有传感器均与外部数据采集程序电信号连接，可以对温度、传力板位移以及孔压等数据进行实时监测数据；
[0035]本专利技术采用模具制样，容易达到理想的试验条件，且提供的冻土试样制作模具为开合式侧壁，便于试样取出。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的一种实施例中的冻土互嵌测量装置的主视结构示意图；
[0037]图2为本专利技术的一种实施例中的冻土试样制作模具的剖视结构示意图；
[0038]图3为本专利技术的一种实施例中的冻土互嵌测量装置的杠杆调平机构的侧视解剖结构示意图；
[0039]图4为本专利技术的一种实施例中的冻土互嵌测量装置的试样筒承载装置的主视结构示意图；
[0040]图中：1平衡锤、2反力支架、3杠杆调平组件、301外槽、302内槽、303连接杆、304连接块、4杠杆、5平衡气泡、6驱动组件、7砝码、8位移传感器、9传力板、10隔热层、11橡胶圈、12冷却液、13试样筒承载装置、14冷却液入口、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种冻土互嵌测量装置，其特征在于：包括机座、反力支架和试样筒承载装置，所述反力支架设于机座上方，且顶部与施压调节机构连接，所述试样筒承载装置设于反力支架内部；所述施压调节机构延伸到试样筒承载装置内与传力板连接，其用于给传力板施压并监测所施压力，所述传力板上设有位移传感器，所述位移传感器用于监测试样总位移；所述试样承载装置底部与排水量测量机构连接，所述排水量测量机构用于监测冻土位移。2.根据权利要求1所述的一种冻土互嵌测量装置，其特征在于：所述施压调节机构包括杠杆调平杆、杠杆调平组件、杠杆和传力杆，所述杠杆调平杆上端通过驱动组件与反力支架连接，下端通过杠杆调平组件与杠杆一端连接，所述驱动组件用于调节杠杆调平杆上下移动，所述杠杆另一端设有砝码，所述传力杆上端与杠杆支点B处连接，下端延伸至试样筒承载装置内与传力板连接。3.根据权利要求2所述的一种冻土互嵌测量装置，其特征在于：所述杠杆调平组件包括外槽、内槽、连接块和连接杆，所述杠杆调平杆下端与连接块连接，所述连接块穿设于连接杆上，所述连接杆穿设于杠杆的铰点A处，且两端和内槽内壁连接，所述内槽设于外槽内部，且与外槽内壁铰接。4.根据权利要求2所述的一种冻土互嵌测量装置，其特征在于：还包括用于调节平衡的平衡锤和用于检测平衡状态的平衡气泡，所述平衡锤设于杠杆远离砝码的一端，所述平衡气泡设于杠杆一侧上方。5.根据权利要求1所述的一种冻土互嵌测量装置，其特征在于：所述试样筒承载装置包括用于放置试样筒的试样放置区，所述试样放置区外部从内到外依次设有导热层、冷却液层和隔热层，所述冷却液层通过管道与外部冷却液储存箱连接，所述试样筒承载装置外部设有可开合的装配门，所述装配门配设有开关。6.根据权利要求5所述的一种冻土互嵌测量装置，其特征在于：所述试样筒底部设有排水孔，所述试样放置区底部设有底座，所述底座上设有滚珠排，所述滚珠排用于方便试样筒的取出和放入，所述底座上方还通过排水管与排水量测量机构连接。7.根据权利要求6所述的一种冻土互嵌测量装置，其特征在于：所述排水量测量机构包括孔压传感器、压差传感器和量筒，所述排水管延伸至试样筒承载装置外部与孔压传感器连接，所述孔压传感器通过第...
【专利技术属性】
技术研发人员：张福海，宋永平，黄振清，陈宇，刘峥嵘，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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