[发明专利]一种冻土冻融循环过程模拟的装置

说明书

本发明公开了一种冻土冻融循环过程模拟的装置，包括透明容器、上冷浴盘、下冷浴盘、水土隔板、分腔隔板和冷浴槽；上冷浴盘封盖透明容器的顶部；下冷浴盘封盖透明容器的底部；水土隔板设于透明容器内，且水土隔板以可拆卸的方式设于下冷浴盘上，水土隔板与下冷浴盘之间形成有储水腔；分腔隔板设于透明容器内，分腔隔板与透明容器之间为可拆卸式连接，分腔隔板用于将透明容器内部竖向分隔为多个实验腔；冷浴槽与上冷浴盘和下冷浴盘连接导通，冷浴槽用于调控上冷浴盘和下冷浴盘在实验过程中的温度变化；所以在进行应用时，可以将不同的土体放入不同的实验腔内，以此进行同步的实验比对，切实解决了现有技术无法同时进行多种模拟实验的问题。

技术领域

本发明涉及研究冻土冻融循环过程的技术领域，特别涉及一种冻土冻融循环过程模拟的装置。

背景技术

自然环境产生的冻融作用对土体来说是一个长期过程，为了满足工程建设需要，尽快获得冻融循环作用下土体的性能变化，室内加速试验是研究土体冻融特性的重要手段。关于研究冻土所进行的试验，主要分为两个方面，一方面是研究冻土在经历冻融循环作用前后的物理力学性质变化，另一方面是研究冻土在经受冻融循环过程期间的应力—应变、温度、水分和盐分迁移规律。

根据试验目的的不同，所采用的试样尺寸也不同，为了实现对冻融循环后的土样做三轴压缩、直接剪切等力学性能试验，一般将试验土样制作成适于进行力学试验的尺寸，比如目前室内冻融试验普遍将高度和直径均不大于150mm的圆柱形试件作为研究对象。但这种尺寸偏小的圆柱体试件，无论是采取单向、双向还是多向冻融方式，均不能很好地模拟实际工况中热能和水分的扩散方式。

为了探讨冻土在冻融循环过程中的温度变化和水分迁移情况，研究人员做了很多大尺寸冻融循环试验，目前国内外关于土体冻结过程水分迁移的试验研究相对较少，试验设备大多采用传统水分迁移试验装置。传统试验装置系统由试样筒、顶盘、底座、马氏瓶以及冷浴机组成。该装置能够对土体进行常规的冻融试验，并能够实现温度、变形等数据的实时监测，在研究土体冻胀规律试验中起到了重要的作用。

传统试验装置系统采用的试样筒一般采用圆形，且直径较小，大多数直径在10cm-30cm，无法满足路基长细比较大的模型制作要求；其次，传统装置中试样筒高度较小，高度集中分布在20-60cm，因此仅能制作均一土层的试样，无法满足路基及其下地基不同土质的实际地质情况；再者，传统装置中对传感器线路出孔的预留设置为在埋设传感器的位置分别留孔，无法满足灵活埋设传感器的要求；而且，传统装置中对冻融温度的施加都是控制在某一恒定温度，跟冻土在自然条件下经历的随时间做周期性变化的气温条件不符；另外，传统试验装置对外界环境温度的阻隔是通过裹上一层保温棉，其安装和拆卸较为麻烦；最后，对于冻土保温路基的保温效果监测，传统上采用现场监测获取数据，所需要的周期比较长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冻土冻融循环过程模拟的装置，以解决现有技术无法同时进行多种模拟实验的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冻土冻融循环过程模拟的装置，包括透明容器、上冷浴盘、下冷浴盘、水土隔板、分腔隔板和冷浴槽；所述上冷浴盘封盖所述透明容器的顶部；所述下冷浴盘封盖所述透明容器的底部；所述水土隔板设于所述透明容器内，且所述水土隔板以可拆卸的方式设于所述下冷浴盘上，所述水土隔板与所述下冷浴盘之间形成有储水腔；所述分腔隔板设于所述透明容器内，所述分腔隔板与所述透明容器之间为可拆卸式连接，所述分腔隔板用于将所述透明容器内部竖向分隔为多个实验腔；所述冷浴槽与所述上冷浴盘和所述下冷浴盘连接导通，所述冷浴槽用于调控所述上冷浴盘和所述下冷浴盘在实验过程中的温度变化。

在其中一个实施例中，所述装置还包括保温房，所述透明容器、所述上冷浴盘和所述下冷浴盘均设于所述保温房包围的空间内，所述保温房设有可开闭的房门。

在其中一个实施例中，所述透明容器设有多个导线孔，多个所述导线孔均贯穿所述透明容器的侧壁，多个所述导线孔分别与多个所述实验腔导通。