[发明专利]土体膨胀冻胀联合测试装置及测试方法

权利要求书

1.土体膨胀冻胀联合测试装置，其特征在于该土体膨胀冻胀联合测试装置包括恒温箱（1）、顶板低温循环浴（11）、底板低温循环浴（12）、试样盒（9）、顶板（6）、多个热敏电阻温度计（7）、位移传感器（8）、供水装置（2）、数据采集系统（3）和主控计算机（4），其中试样盒（9）为有机玻璃圆筒，在恒温箱（1）的下部设置有顶板低温循环浴（11）和底板低温循环浴（12），试样盒（9）置于恒温箱（1）内的底板（5）上，顶板（6）安放到试样盒（9）顶部并通过导管（61）与顶板低温循环浴（11）的出口相连接，试样盒底部的底板（5）通过导管（51）与底板低温循环浴（12）的出口相连接，在试样盒（9）的侧壁、顶板（6）和底板（5）上均插有热敏电阻温度计（7），顶板（6）的上方安装有位移传感器（8），底板（5）的下表面通过水管（21）连接供水装置（2），热敏电阻温度计（7）与位移传感器（8）的信号输出端分别连接到数据采集系统（3）的信号输入端，数据采集系统（3）的信号输出端连接主控计算机（4）。

2.根据权利要求1所述的土体膨胀冻胀联合测试装置，其特征在于热敏电阻温度计（7）沿试样盒（9）的径向方向插入试样盒（9）。

3.根据权利要求1所述的土体膨胀冻胀联合测试装置，其特征在于在试样盒（9）的侧壁上插有多个热敏电阻温度计（7），相邻两个热敏电阻温度计沿试样盒（9）的轴向方向的间隔为1cm。

4.土体膨胀冻胀联合测试方法，其特征在于土体膨胀冻胀联合测试方法按下列步骤实现：

一、将试验土料装入试验盒中，使用压力机将土体压制成型，得到土体试样；

二、在底板上铺设透水石和滤纸，放入步骤一得到的土体试样，然后在土体试样的上表面再放上滤纸和透水石，加盖顶板，完成土体试样的装样；

三、在试样盒的侧壁、顶板和底板上插入热敏电阻温度计，在顶板的上方安装位移传感器，连接顶板低温循环管路和底板低温循环管路，再连接上底板的供水装置，供水排除底板内气泡，最后连接电路完成联合测试装置的组装；

四、开启恒温箱，设定恒温箱内的温度为20℃，调节顶板低温循环浴和底板低温循环浴的温度为20℃，完成初始温度调节；

五、通过供水装置自下而上向试样盒内注水，使水面高出土体试样5mm，当位移传感器读数稳定时，记录位移传感器的初始读数z₀（mm）；

六、记录24～48h期间内某一时间的位移传感器读数z_t（mm），按如下的公式(Ⅰ)计算无荷载膨胀率；

δe=zt-z0h0×100---(I)]]>

其中δ_e—时间为t时的无荷载膨胀率(%)；

h₀—土体试样的高度（mm）；

七、调节恒温箱内的温度为1℃，调节顶板低温循环浴和底板低温循环浴的温度为1℃，恒温至土体试样达到1℃，完成冻胀初始温度调节；

八、将顶板温度调节到-15℃，保持0.5h，然后再将顶板温度调节到-2℃，使土体试样的温度以0.3℃/h的速度下降，持续72h后记录位移传感器读数z′_t（mm）；

九、将土体试样从试样盒中取出，测量土体试样的冻结深度H_f（mm），计算总冻胀量△h=z′_t-z_t，再按如下的公式（Ⅱ）计算冻胀率，完成土体膨胀冻胀联合测试；

η=ΔhHf×100---(II)]]>

其中η—冻胀率（%）；

△h—总冻胀量（mm）。

5.根据权利要求1所述的土体膨胀冻胀联合测试方法，其特征在于步骤一土体试样的密度为1.5g/cm³～1.7g/cm³。