[實用新型]一種土樣反復凍融變形的量測裝置

無效

• 申請號: 201020141347.5
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN201622199U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 李志清;江東輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型是一種土工測試儀器，屬于土木(巖土)工程技術領域。

背景技術

長期以來，凍脹和融沉一直是西北寒區工程凍害問題的主要原因之一。對土體的凍脹和融沉的循環過程改變了土體結構，破壞了顆粒間的連接力，使土顆粒重新排列，是導致土體性質劣化的重要原因之一，尤其對于寒區中的凍土與黃土等具有較強結構性的土體，更是如此。土壩、堤防、路基、邊坡等土質構筑物，在長期凍脹、融沉循環因素影響下產生裂縫、滲漏、滑坡等災害事故，嚴重影響了工程的正常施工與安全運營。因此，對土體在低溫下凍結和高溫下融化的循環作用下的體積變形規律的認識研究非常必要。目前國內外還沒有較為成熟的用來測量土體在側限壓力下的脹縮變形規律的試驗裝置。該申請就是要發明一種針對土體在低溫凍結與高溫融化環境下，在垂直壓力作用下的體變量測裝置及其使用方法。

發明內容

本實用新型目的是提供一種用于測量土樣反復凍融脹縮的試驗裝置，解決土體在反復膨脹或收縮的垂直位移量與體積變形量的量測問題，尤其適用于土體凍結膨脹與融化收縮過程中的脹縮量測問題。

本實用新型的技術解決方案，其特征是一種用于量測土樣反復凍融脹縮的試驗裝置由加熱水箱1、加載框架8、蒸發器14、凍融室17、加壓杠桿28組成。其中加熱水箱1通過下水管5和上水管6與凍融室17連接，下水管5通過開關閥門3控制，上水管4通過水泵2與開關閥門4控制。蒸發器14與制冷劑儲存盒13、壓縮機16、冷凝器15、制冷劑儲存盒13連接成一套冷凍系統。試樣盒19底部放有透水石12，透水石12上面放置試樣20，試樣20上面再放一塊透水石12，然后用頂帽11蓋住透水石12，通過加壓軸10對試樣20加壓，當試樣20發生脹縮時可以通過垂直位移計9觀測讀數變化。凍融室17內有聚乙烯保溫泡沫18和溫度計7，溫度計7和垂直位移計9可以連接電腦實現實時采集數據。加壓軸10由加載框架8通過固定栓22連接的杠桿28和砝碼24提供垂直壓力。加載框架8由轉動軸23、砝碼24、大砝碼27、杠桿28組成，加載框架8通過固定栓22與儀器底座21連接，帶動框架8升降的兩個轉動軸23通過金屬鉤25連接，砝碼24與杠桿28通過金屬鉤26連接。

本發明優點：

儀器制造簡單，測量精度高，滿足土樣凍結、融沉要求，溫度控制準確，可以直接測定各種土質在凍結融沉后的脹縮量與體變量。

本發明適用范圍：

可用于土木工程中遇到的各種土質的脹縮量及其體積變化量測，既適用于無荷載壓力自由脹縮環境下量測，又適用于有垂直荷載的側限壓力環境下量測。

附圖說明：

圖1是用于測量土樣反復凍融脹縮的試驗裝置結構示意圖。其中：有加熱水箱1、水泵2、下水管開關閥門3、上水管開關閥門4、下水管5、上水管6、溫度計7、加載框架8、垂直位移計9、加壓軸10、頂帽11、透水石12、制冷劑儲存盒13、蒸發器14、冷凝器15、壓縮機16、凍融室17、聚乙烯保溫泡沫18、試樣盒19、試樣20、儀器底座21、固定栓22、轉動軸23、砝碼24。

圖2是圖1的A-A右視圖。其中有：固定栓22、轉動軸23、砝碼24、金屬吊鉤25與26、大砝碼27、杠桿28。

具體實施方式：

實施例：用于量測土樣反復凍融脹縮的試驗裝置的使用方法如下：

(1)試樣自由脹縮量測變形方法：

①安裝試樣：先把透水石12放入試樣盒19中，然后放入試樣20，再放入透水石12，頂部加蓋頂帽11，將垂直位移計9置于頂帽11上，并使讀數歸零，加載框架8懸空放置；

②凍結試樣：開動壓縮機16，使得制冷劑13通過冷凝器15，進入蒸發器14中，對試樣20進行冷凍降溫，通過溫度計7控制試樣20的溫度，待溫度達到試驗要求，關閉壓縮機16，通過垂直位移計9的量測，可以得出試樣20在規定溫度無荷載條件下的自由凍結膨脹量；

③融化試樣：啟動加熱水箱1，打開下水管開關閥門3，熱水通過下水管5流入凍融室17內，然后關閉閥門3，對凍結后的試樣20進行加熱，熱傳遞后，如未達到試驗要求的溫度，可以打開上水管閥門4，開啟水泵2，將凍融室17內的水抽回加熱水箱1，然后關閉閥門4，重新把水箱1內的水加熱，然后再打開閥門3，讓熱水流入凍融室17內，關閉閥門3，對凍結后的試樣20再進行加熱，待溫度計7達到試驗要求的溫度時，可停止加熱，同時打開閥門4，啟動水泵2，將水抽回水箱1，然后關閉閥門4，同時可以觀察垂直位移計9的讀數，得出試樣20在規定溫度無荷載條件下的自由融化收縮量；