[發明專利]高壓低溫凍土壓力加載系統

有效

• 申請號: 201710274137.X
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107084883B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉恩龍;賴遠明;陳世杰;張革;劉星炎;張德;宋丙堂
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明公開了一種高壓低溫凍土壓力加載系統，包括計算機控制采集裝置、液壓電氣控制柜及高壓低溫凍土壓力室，計算機控制采集裝置作為上位機，高壓低溫凍土壓力室采用PLC進行控制，計算機控制采集裝置分別與液壓電氣控制柜及高壓低溫凍土壓力室相連，液壓電氣控制柜又與高壓低溫凍土壓力室相連，高壓低溫凍土壓力室包括軸壓穩壓跟蹤裝置、圍壓穩壓跟蹤裝置及壓力室單元，液壓電氣控制柜包括控制操作單元與油液單元，油液單元包括供油口與回油口，軸壓穩壓跟蹤裝置包括油缸模塊及荷載傳感器模塊，計算機采集系統通過液壓電氣控制柜對高壓低溫凍土壓力室的軸壓及圍壓進行自動控制，以便完成高壓、低溫環境下長時間的精確、準確的凍土研究工作，適用于凍土試驗研究。

技術領域

本發明屬于土木工程技術領域，涉及一種與CT配套的高壓低溫凍土壓力加載系統。

背景技術

凍土是指零攝氏度以下，并含有冰的各種巖石和土壤，具有流變性、溫度敏感性等特點，一般分布于高緯地帶和高山垂直帶上部。由于人類活動大多集中在溫暖地區或低海拔平原地帶，所以對于凍土的認識不是很多，但是隨著人類活動空間的擴大以及對資源需求的增多，人類逐漸將目光投向了太空、海洋和凍土區。中國的凍土可分為季節凍土和多年凍土，其中季節凍土占中國領土面積一半以上，多年凍土分總面積為全國領土面積的1/5。隨著社會及技術的發展，在凍土區開展的工程也逐漸增多，因此需要對凍土的性質進行深入研究。

研究凍土的性質時最理想的試樣是原狀凍土，然而，凍土對土溫、含水量、干容重、壓力等參數很敏感，而現有技術中的凍土進行研究的壓汞法、顯微鏡切片法、掃描電鏡鍍膜法、X射線衍射法到超聲波法、計算機斷層掃描技術(CT技術)都存在局限性，對制備好的試樣產生擾動，無法真實反應土體內部細微觀結構在外部環境作用下的實時變化。其中，最理想的方法是利用計算機斷層掃描技術(CT技術)對凍土進行觀察研究，該方法需要用與CT機配套的壓力艙對凍土進行監測。現有的壓力艙為控溫壓力艙，但其為分離式結構，利用CT掃描技術對對凍土在溫度變化或受荷過程中的檢測都是在帶控溫系統的三軸試驗機上進行力學試驗，在試驗進行到某個階段時，再將試樣取出放到CT掃描系統上進行掃描，這樣導致在取出放入過程中，由于外界環境溫度的影響，使得試樣的溫度發生微小的改變，容易對掃描進行干擾，極大的影響試驗結果的準確性與可靠性，且無法長時間保持低溫狀態，無法實現穩定高壓下的操作，圍壓及軸壓穩定性差且測量精度低、準確度低，不便于使用，對凍土的研究有局限性，無法開展長周期的研究工作。現有的低溫凍土三軸壓力室包括以下部件：圍壓系統、軸壓系統、溫控系統，整個設備設計為豎向固定的設備，尺寸很大，壓力壁很厚，不能實現在加載中進行CT掃描。為了克服以上技術問題，亟需一種滿足CT斷層掃描的高壓低溫凍土壓力加載系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服上述技術問題，提供一種高壓低溫凍土壓力加載系統，該系統結構尺寸小，能夠水平放置，易于移動，能夠與CT設備聯合使用，完成高壓和/或低溫環境下長時間的凍土研究工作，數據結果準確度及精確度高。