一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，包括温控箱、实验罐和渗压计，底座与固定板之间设有实验罐，并通过固定件连接；实验罐顶部设有加压头；加压头上端设有加压杆，下端设有透水石；在底座和透水石之间为冻土试样；实验罐之间以及实验罐与底座之间有密封圈。本发明专利技术采用分层实验罐，可以对不同土样、不同高度位置处的孔隙水压力进行实时量测，所采用的微探头，将其置于土体中，通过低温不冻的传压介质将冻土中的压力传导出土体，取代传统在土体表面测量孔隙水压力的方式，这样，就不需要土体向外排水便可测量孔隙水压力的变化情况，另外由于探头在掏槽内埋设，所以不会因为土样变形太大而造成微探头的破坏，解决了传统实验中由于水渗出土体表面后冻结，导致在冻土中无法测量孔隙水压力的问题。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，包括温控箱、实验罐和渗压计，底座与固定板之间设有实验罐，并通过固定件连接；实验罐顶部设有加压头；加压头上端设有加压杆，下端设有透水石；在底座和透水石之间为冻土试样；实验罐之间以及实验罐与底座之间有密封圈。本专利技术采用分层实验罐，可以对不同土样、不同高度位置处的孔隙水压力进行实时量测，所采用的微探头，将其置于土体中，通过低温不冻的传压介质将冻土中的压力传导出土体，取代传统在土体表面测量孔隙水压力的方式，这样，就不需要土体向外排水便可测量孔隙水压力的变化情况，另外由于探头在掏槽内埋设，所以不会因为土样变形太大而造成微探头的破坏，解决了传统实验中由于水渗出土体表面后冻结，导致在冻土中无法测量孔隙水压力的问题。【专利说明】一种在冻土中测量孔隙水压力的装置
本专利技术涉及冻土实验仪器领域，具体说是一种在冻土中测量孔隙水压力的装置。
技术介绍
在冻土物理力学研究领域，孔隙水压力的测量已经成为了探索冻土冻胀、融沉等变形机理和开展相关计算的关键点。在冻土中，并不是所有的水都以冰的形式存在，当冻土温度接近于相变点时，未冻水体积含量会达到总含水量的20%-30%，但是由于环境温度较低，当冻土中的未冻水在荷载作用下排出到土体表面时会发生冻结，所以传统固结试验在实验罐壁测量孔隙水压力的方法不能适用于冻土。此外，在传统的土力学实验中，一定的实验仪器所能适应的土样高度是固定的。另外在冻土实验中，为了观察冻土在温度梯度下的水分运移现象，需要将土样的高度增加，在传统的土力学实验中，一定的实验仪器所能适应的土样高度是固定的，无法满足冻土在温度梯度下的水分运移现象的观测，从而需要设计一种能适应不同土样高度的实验装置成为必要。
技术实现思路
综上所述，本专利技术的目的在于提供一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，以解决冻土中孔隙水压力测量的难题。本专利技术的目的是通过以下技术来实现的: 一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，包括温控箱1、实验罐和渗压计，底座与固定板之间设有实验罐，并通过固定件连接；实验罐顶部设有加压头；加压头上端设有加压杆，下端设有透水石；在底座和透水石之间为冻土试样；实验罐之间以及实验罐与底座之间有密封圈。上述底座和加压头的内部设有冷液循环通道。上述实验罐1-5个，采用有机玻璃制作，实验罐的罐壁上设有掏槽和钻孔，掏槽并钻孔处安放渗压计，钻孔处安放温度探头。上述的渗压计是由微探头、传压管、压力传感器和数据采集线构成；传压管的前端连接微探头，后端连接压力传感器；传压管和压力传感器之间设有饱和补液口 ；压力传感器的末端接数据采集线；数据采集线与控温箱外部的数据采集仪相连。上述的微探头的直径为4±0.3mm，采用透水石，或陶土板，或多孔陶瓷制作。上述的传压管中充满低温不冻结的传压介质。上述的传压介质为对癸烷，或石油醚，或二甲基硅油，或三氯甲烷，或乙醇。本专利技术的优点及有益效果: 1、本专利技术采用分层实验罐，可以对不同土样、不同高度位置处的孔隙水压力进行实时量测。2、本专利技术采用一个微小的探头，将其置于土体中，通过低温不冻的传压介质将冻土中的压力导出土体，从而取代传统在土体表面测量孔隙水压力的方式，这样，就不需要土体向外排水便可测量孔隙水压力的变化情况，由于探头在掏槽内埋设，所以不会因为土样变形太大而造成微探头的破坏，同时解决了传统实验中由于水渗出土体表面后冻结，导致在冻土中无法测量孔隙水压力的问题。3、本专利技术采用的分层实验罐旨在解决适应不同试样高度的实验罐装置问题，并且能在实验中监测土体不同高度处温度和孔隙水压力的变化情况。4、本专利技术结合传统压缩实验的优点，可以测量土样压缩变形量、温度分布、孔隙水压力变化等情况，具有操作方便，控制简单的优点。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1中渗压计的放大示意图。图3为粘土试样在-1.0°C、90kPa荷载作用下测出的孔隙水压力变化曲线。图4为黄土试样在-1.0°C、102kPa荷载作用下测出的孔隙水压力变化曲线。图中:1_控温箱2-底座3-密封圈4-渗压计5-有机玻璃实验罐6_透水石7-固定板8-加压头9-加压杆10-固定件11-温度探头12-掏槽13-微探头14-传压管15-饱和补液口 16-压力传感器17-数据采集线【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步说明: 如图1、2所示，一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，包括温控箱1、实验罐5和渗压计4，底座2与固定板7之间设有实验罐5，并通过固定件10连接；实验罐5顶部设有加压头8 ;加压头8上端设有加压杆9，下端设有透水石6 ;在底座2和透水石6之间为冻土试样；实验罐5之间以及实验罐5与底座2之间有密封圈3。将渗压计4插入预先在底座2上钻取的小孔，并用密封胶密封；在底座2处放置密封圈3，叠加一个实验罐5，再在底层实验罐5的顶部放置一个密封圈3，其上再叠加一个实验罐5，然后叠加固定顶板7，采用固定件10与底座2固定成整体；将温度探头11插入有机玻璃实验罐5壁上钻取的小孔中，渗压计4插入有机玻璃实验罐5壁的掏槽12上钻取的小孔中，并用密封胶密封；然后打开渗压计4的饱和补液口 15对渗压计4进行饱和，使传压管14中充满液体，饱和完成后，封闭饱和补液口 15 ;将配置好的冰、土、水三者的混合物缓慢倾倒入实验罐5中。将完成部分放入低温冷库中冻结，冻结完成后将其放入控温箱1，控温箱I与外部冷浴相接，通过外部冷浴的循环，使箱体温度达到测试所需要的低温环境并保持稳定；此时在冻结完成后的土样上放置透水石6，并在透水石6上方加上配有冷液循环通道的加压头8，对配有冷液循环通道的底座2和配有冷液循环通道的加压头8分别施加不同的温度，以达到控制温度梯度的目的；控温完成后，在加压杆9上加载砝码，施加荷载；此时冻土中的孔隙水压力由渗压计4上的微探头13通过乙醇传导至压力传感器16，从而通过数据采集线17传递至控温箱I外的采集仪来进行测量。图3和图4是验证性试验，实验过程中未施加温度梯度，仅对试验装置控温于负温，并且只测量实验罐底部的空隙水压力，实验结果表明实验装置的研制是很有效果的。【权利要求】1.一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，包括温控箱(I)、实验罐(5)和渗压计(4)，其特征是:底座(2)与固定板(7)之间设有实验罐(5)，并通过固定件(10)连接；实验罐(5)顶部设有加压头(8);加压头(8)上端设有加压杆(9)，下端设有透水石(6);在底座(2)和透水石6之间为冻土试样；实验罐(5)之间以及实验罐(5)与底座(2)之间有密封圈(3)。2.如权利要求1所述的一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，其特征是:所述的底座(2)和所述的加压头(8)内设有冷液循环通道。3.如权利要求1所述的一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，其特征是:实验罐(5)有1-5个，采用有机玻璃制作。4.如权利要求1所述的一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，其特征是:实验罐(5)的罐壁上设有掏槽(12)和钻孔；掏槽(12)并钻孔处安放渗压计(4);钻孔处安放温度探头(11)。5.如权利要求1所述的一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，其特征是:所述的渗压计(4)由微探头(13)、传压管(14)、压力传感器(16)和数据采集线(17)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在冻土中测量孔隙水压力的装置，包括温控箱（1）、实验罐（5）和渗压计（4），其特征是：底座（2）与固定板（7）之间设有实验罐（5），并通过固定件（10）连接；实验罐（5）顶部设有加压头（8）；加压头（8）上端设有加压杆（9），下端设有透水石（6）；在底座（2）和透水石6之间为冻土试样；实验罐（5）之间以及实验罐（5）与底座（2）之间有密封圈（3）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张建明，张虎，苏凯，刘世伟，
申请(专利权)人：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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