[发明专利]土体冻结过程水热力综合试验系统

权利要求书

1.一种土体冻结过程水热力综合试验系统，其特征在于：包括内部装有被测试土样(5)的试模、通过制冷使被测试土样(5)冻结的冷浴装置、冻结过程中对被测试土样(5)进行冻胀变形测试的土体分层冻胀变形测试装置、模拟地下水由下至上对被测试土样(5)内部进行补水的补水装置、对被测试土样(5)内部含水量进行实时检测的含水量检测装置和对被测试土样(5)内部温度进行实时检测的温度检测装置，所述试模为呈竖直向布设的圆柱形模具；所述试模的内侧底部设置有透水层，被测试土样(5)位于所述透水层上方，所述补水装置通过补水管(14)对被测试土样(5)进行补水，且补水管(14)的出水口位于所述透水层下方；

所述冷浴装置包括内部装有冷却液的制冷装置(4)和由供冷却液流通管道(15)盘绕形成的冷却盘管，被测试土样(5)的顶部和底部均设置有所述冷却盘管；

所述土体分层冻胀变形测试装置包括多个分别对被测试土样(5)内部不同深度处的冻胀变形量进行实时测试的冻胀变形测试装置，多个所述冻胀变形测试装置的结构均相同且其均为竖向位移测试装置；每个所述冻胀变形测试装置均包括一个由上至下插入至被测试土样(5)内部需测试深度处的冻胀变形测试杆(23)和套装在冻胀变形测试杆(23)外侧的外套管(24)，冻胀变形测试杆(23)为对其所插入位置处的竖向变形量进行实时测试的测杆，所述冻胀变形测试杆(23)为L形且其底部伸出至外套管(24)外侧，所述冻胀变形测试杆(23)和外套管(24)均呈竖直向布设；

所述含水量检测装置包括多个分别对被测试土样(5)内部不同深度处的含水量进行实时检测的水分传感器(22)和对多个所述水分传感器(22)所检测的含水量信息进行采集的含水量信息采集单元(20)，多个所述水分传感器(22)均与含水量信息采集单元(20)电连接；

所述温度检测装置包括多个分别对被测试土样(5)内部不同深度处的温度进行实时检测的温度传感器(9)和对多个所述温度传感器(9)所检测的温度信息进行采集的温度信息采集单元(8)，多个所述温度传感器(9)均与温度信息采集单元(8)电连接；

多个所述水分传感器(22)和多个所述温度传感器(9)均埋设在被测试土样(5)内部；多个所述水分传感器(22)由上至下布设在同一竖直面上，多个所述温度传感器(9)由上至下布设在同一竖直面上；多个所述水分传感器(22)和多个所述温度传感器(9)均呈水平布设，且水分传感器(22)和温度传感器(9)的数量相同，多个所述水分传感器(22)的布设高度分别与多个所述温度传感器(9)的布设高度相同；多个所述温度传感器(9)均布设在被测试土样(5)左侧，且多个所述水分传感器(22)均布设在被测试土样(5)右侧；多个所述水分传感器(22)和多个所述温度传感器(9)均布设在同一竖直面上；

多个所述冻胀变形测试装置均埋设于被测试土样(5)中部；所述试模包括上下均开口的护筒(7)、对护筒(7)上部进行封堵的上封堵件和对护筒(7)下部进行封堵的下封堵件，被测试土样(5)装于护筒(7)内，所述护筒(7)为圆柱形筒体；所述透水层位于护筒(7)的内侧底部，被测试土样(5)位于所述透水层上方；所述下封堵件上开有供所述补水管(14)穿入的下通孔，且所述上封堵件上开有供多个所述冻胀变形测试装置上部穿出的上通孔；

所述透水层包括一层呈水平布设的碎石垫层(13)和平铺在碎石垫层(13)上的透水网格(19)，所述透水网格(19)上开有多个透水孔，所述透水网格(19)位于护筒(7)的内侧底部且其直径不大于护筒(7)的内径；所述碎石垫层(13)位于透水网格(19)与所述下封堵件之间；

所述下封堵件位于护筒(7)下方，护筒(7)底部支撑于所述下封堵件上；所述护筒(7)的顶端高度高于被测试土样(5)的顶端高度，所述上封堵件位于护筒(7)的内侧上部；所述护筒(7)的正上方设置有护环(27)，所述护环(27)为呈水平向布设的圆环，所述下封堵件为圆形，且护环(27)的外径和所述下封堵件的直径均大于护筒(7)的外径；所述护环(27)与所述下封堵件之间通过多个立柱(6)紧固连接为一体，多个所述立柱(6)沿圆周方向布设，且护筒(7)通过多个所述立柱(6)紧固固定于护环(27)与所述下封堵件之间。