[发明专利]单向冻结冻融循环三轴仪及试验方法

权利要求书

1.一种单向冻结冻融循环三轴仪，其特征在于：包括压力室(A)、主机(B)、稳定气压源(C)、温控系统(D)、补水装置(E)、测试及数据采集系统(F)，压力室(A)包括外压力室(5)和内压力室(6)，内压力室(6)的上部设有由试样帽上盒(7)和试样帽下盒(9)组成的试样帽，压力室(6)的底部设置由底座上盒(13)及底座下盒(14)组成的底座，试验时试样置于试样帽和底座之间；外压力室(5)与压力室(6)之间利用保温管路与温控系统(D)中的外压力室制冷机(17)相连，采用冷冻液提供试验的环境温度；试样帽下盒(9)及底座上盒(13)均设有冷冻液循环槽(10)，并通过管路分别与温控系统(D)中的试样帽制冷机(3)和试样底座制冷机(16)相连，分别控制试样顶部及底部的温度；内压力室(6)通过管路与稳定气压源(C)相连，通过压缩空气施加围压；压力室上部设有荷载传力轴(2)，穿过压力室上盖作用在试样帽上盒(7)；压力室底座通过管路与补水装置E相连；主机(B)提供动力实现试样剪切，试样帽制冷机(3)、试样底座制冷机(16)、外压力室制冷机(17)上分别设有与测试及数据采集系统(F)相连的温度传感器，主机(B)上设置的位移传感器、荷载传感器与测试及数据采集系统(F)相连。

2.如权利要求1所述的单向冻结冻融循环三轴仪，其特征在于：外压力室(5)的外壁设置有隔热材料(4)。

3.一种利用如权利要求1-2中任一所述的三轴仪进行测试单向冻结冻融循环试验的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)通过荷载传力轴(2)将压力室打开，与试样底座分离；

2)将制备好的试样(12)置于试样底座上，在试样(12)顶部设置试样帽、耐低温橡胶套和O型圈(8)，安装压力室；

3)将温控系统D中的试样帽制冷机(3)、试样底座制冷机(16)、外压力室制冷机(17)分别连接试样帽、试样底座和外压力室。

4)将补水系统(E)中的玻璃量管(11)与试样底座连接。

5)连接稳定气压源(C)与内压力室(6)，启动稳定气压源(C)施加试验围压；

6)将所述试样帽制冷机(3)、试样底座制冷机(16)和外压力室制冷机(17)上的温度传感器以及主机(B)上的位移传感器、荷载传感器与测试与数据采集系统(F)连接，启动测试与数据采集系统F连接；

7)开启外压力室制冷机(17)设置试验环境温度，环境温度到达目标值后开启试样底座制冷机(16)与试样帽制冷机(3)分别设置试样底部及顶部温度，开始单向冻结试验，试样底部温度与环境温度相同，且应高于0℃；

8)冻结过程中记录冻结补水量，当单向冻结完成后开启主机(B)进行三轴剪切试验；

9)若需要进行冻融循环试验，在步骤(7)后提高试样帽制冷机(3)的温度，完成融化试验，反复操作多次后即可完成冻融循环试验，最后进行三轴剪切试验。