[發明專利]凍融環境下受荷載土體水-熱-力-位移實驗系統及方法

有效

• 申請號: 201711478646.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108344850B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 魏海斌;李清林;王富玉;張仰鵬;韓雷雷;李子奇;張繼;陳昭
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N25/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

1.一種凍融環境下受荷載土體水-熱-力-位移實驗系統，其特征在于，包括承載筒(18)、載物試驗臺、上部恒溫單元、下部恒溫單元、恒溫供水單元、土體狀態監測單元、土體加載與荷載監測單元及土體位移監測單元；

所述承載筒(18)設置在所述載物試驗臺上，所述承載筒(18)為上下開放的圓柱體鋼筒，所述承載筒(18)外壁粘貼有PVC卷材保溫層(19)，所述承載筒(18)頂部設置有環狀的法蘭(47)，所述承載筒(18)兩側均設置有螺桿(4)，所述螺桿(4)的上端和下端分別穿過所述法蘭(47)和載物試驗臺并通過螺母(5)固定，所述承載筒(18)內側底部鋪有粉細砂層(20)；

所述上部恒溫單元包括頂部低溫恒溫槽(48)、頂部恒溫板護板(11)、頂部恒溫板(12)、頂部恒溫液回流管(49)和頂部恒溫液流入管(50)，所述頂部恒溫板(12)內部裝有頂部恒溫盤管(13)，所述頂部恒溫板(12)設置在所述承載筒(18)的上端入口處，所述頂部恒溫板護板(11)設置在所述頂部恒溫板(12)上面，所述頂部低溫恒溫槽(48)、頂部恒溫液流入管(50)、頂部恒溫盤管(13)、頂部恒溫液回流管(49)、頂部低溫恒溫槽(48)依次連通形成循環通路；

所述下部恒溫單元包括底部低溫恒溫槽(39)、底部恒溫板護板(22)、底部恒溫板(23)、底部恒溫液回流管(28)、底部恒溫液流入管(32)，所述底部恒溫板(23)內部裝有底部恒溫盤管(24)，所述底部恒溫板護板(22)設置在所述底部恒溫板(23)上面，所述底部恒溫板護板(22)和底部恒溫板(23)設置在所述承載筒(18)內并位于所述粉細砂層(20)下面，所述底部低溫恒溫槽(39)、底部恒溫液流入管(32)、底部恒溫盤管(24)、底部恒溫液回流管(28)、底部低溫恒溫槽(39)依次連通形成循環通路；

所述恒溫供水單元包括橡膠補水管(30)、排水排氣管(33)、馬氏瓶(35)、測溫儀探針(40)和測溫儀(41)，所述底部恒溫液流入管(32)均勻盤繞在所述馬氏瓶(35)上，所述測溫儀探針(40)設置在所述馬氏瓶(35)內，所述測溫儀探針(40)上套接有玻璃管(36)，所述測溫儀探針(40)的信號線與所述測溫儀(41)連接，所述橡膠補水管(30)一端與所述粉細砂層(20)相連通，所述橡膠補水管(30)另一端與所述馬氏瓶(35)連通，所述排水排氣管(33)一端與所述粉細砂層(20)相連通，另一端位于所述承載筒(18)外；

所述土體狀態監測單元包括數據采集箱(17)及設置在所述承載筒(18)內壁不同深度處的多個土壤溫濕傳感器(14)、多個土壓力傳感器(57)和多個土水勢傳感器(42)，多個所述土壤溫濕傳感器(14)、土壓力傳感器(57)和土水勢傳感器(42)均與所述數據采集箱(17)電連接；

所述土體加載與荷載監測單元包括反力鋼板(2)、上部傳力鋼板(3-1)、荷載傳感器(9)、荷載傳感器固定板(53)、機械千斤頂(56)和千斤頂固定鋼板(54)，所述荷載傳感器固定板(53)、千斤頂固定鋼板(54)、上部傳力鋼板(3-1)和反力鋼板(2)從下向上依次設置在所述頂部恒溫板護板(11)上方，所述上部傳力鋼板(3-1)與所述反力鋼板(2)通過固定螺絲(1)連接，所述螺桿(4)上端向上延伸依次穿過所述荷載傳感器固定板(53)、千斤頂固定鋼板(54)和反力鋼板(2)并通過螺母(5)固定，所述機械千斤頂(56)的底座與所述上部傳力鋼板(3-1)抵接，所述機械千斤頂(56)的頂盤穿過所述千斤頂固定鋼板(54)并與所述荷載傳感器(9)抵接，所述荷載傳感器(9)穿過所述荷載傳感器固定板(53)，所述荷載傳感器(9)與所述數據采集箱(17)電連接；

所述土體位移監測單元包括下部傳力鋼板(3-2)、氮氣彈簧(52)、多個數顯千分表(6)、多個凍融位移傳遞桿(10)和多個分層位移傳遞桿(44)，所述下部傳力鋼板(3-2)設置在所述頂部恒溫板護板(11)上，所述氮氣彈簧(52)上端與所述荷載傳感器(9)抵接，所述氮氣彈簧(52)下端與所述下部傳力鋼板(3-2)抵接，多個所述數顯千分表(6)沿環狀均勻設置在所述千斤頂固定鋼板(54)上方，所述凍融位移傳遞桿(10)上端與所述數顯千分表(6)抵接，所述凍融位移傳遞桿(10)下端穿入所述頂部恒溫板護板(11)內，所述分層位移傳遞桿(44)上端與所述數顯千分表(6)抵接，所述分層位移傳遞桿(44)下端伸入所述承載筒(18)內，所述數顯千分表(6)與數據采集箱(17)電連接；

所述載物試驗臺包括承重鋼板(25)及設置在所述承重鋼板(25)底部兩側的承重支柱(26)和水平調節支撐腳輪(27)，所述承載筒(18)設置在所述承重鋼板(25)上，所述螺桿(4)下端穿過所述承重鋼板(25)并通過螺母(5)固定，所述承重支柱(26)上端與所述承重鋼板(25)固定連接，所述承重支柱(26)下端與所述水平調節支撐腳輪(27)焊接，所述承重鋼板(25)上設置有萬向水準泡(31)。