[實用新型]用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720361517.2
• 申請日: 2017-04-08
• 公開（公告）號: CN206601352U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳之祥;李順群;趙磊;桂超;潘林;楊文喜;尚軍;王英紅
• 申請（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司12108
• 代理人: 呂志英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于凍土工程的熱參數(shù)測試領(lǐng)域，特別是一種用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置，可同時測定不同負溫凍土在不同方向的導(dǎo)熱系數(shù)。

背景技術(shù)

凍土是由土骨架、水、冰和氣體組成的四相體系，受土體碎散和結(jié)構(gòu)性影響，土體具有較強的各向異性特性。不同溫度下的非飽和凍土中水分分布情況復(fù)雜，受冷源和土體宏微觀力影響，土體中的未凍水進行著非線性的水分遷移。因此，凍土的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)出較大的各向異性。

常規(guī)凍土溫度場計算中，導(dǎo)熱系數(shù)通常假定為各向同性或正交各向異性，這與凍土實際是不相符的。將某一方向凍土的導(dǎo)熱系數(shù)作為凍土的實際導(dǎo)熱系數(shù)，使得溫度場計算值與真值之間存在一定誤差，據(jù)數(shù)值分析這種誤差約為真值的10％～75％。目前的凍土導(dǎo)熱系數(shù)方法分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法，穩(wěn)態(tài)法測定的為某區(qū)域凍土導(dǎo)熱系數(shù)的平均值，瞬態(tài)法一般僅能測定某一方向凍土的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，有必要對凍土導(dǎo)熱系數(shù)的各向異性特性進行認識，從而正確認識和評估凍土的溫度場分布。該方法對提升凍土工程的溫度場計算精度具有重要價值。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型目是提供一種用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置，實現(xiàn)凍土各向?qū)嵯禂?shù)的直接測試，將需要多次測試的土體各向?qū)嵯禂?shù)簡化為一次，同時解決了試樣易擾動和測試熱源不唯一的難題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置，該用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置插入土體內(nèi)部，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，其中：該裝置包括一根加熱測溫探針、三根測溫探針、手柄、數(shù)據(jù)線，所述加熱測溫探針的內(nèi)部布置有加熱絲、上測溫點、下測溫點、探針壁、填充砂；測溫探針端部內(nèi)壁設(shè)置有測溫點，測溫探針的探針壁、填充砂；手柄由手持圓柱和安裝圓柱組成，手持圓柱的圓面和安裝圓柱的圓面相連接，安裝圓柱上設(shè)置有四個探針安裝孔。數(shù)據(jù)線經(jīng)手柄孔道和探針安裝孔與一根加熱測溫探針和三根測溫探針相連接；數(shù)據(jù)線由加熱測溫探針的一組加熱線、加熱測溫探針的二組測溫線和測溫探針的三組測溫線組成；將數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，形成用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置。

本實用新型的效果是該裝置具備測試時間較短、計算便捷等優(yōu)勢，為計算凍土各向的導(dǎo)熱系數(shù)提供一種手段。通過對比計算和實測值，該裝置的預(yù)測誤差在7.2％以內(nèi)。精度的提高能夠最大限度提升對凍土熱傳導(dǎo)性能的認識，為凍土溫度場的熱參數(shù)選取提供保障。

附圖說明

圖1為本實用新型的用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置；

圖2為本實用發(fā)明新型涉及的加熱測溫探針組成示意圖；

圖3為本實用新型涉及的測溫探針示意圖；

圖4為本實用新型涉及的手柄左視圖；

圖5為本實用新型涉及的手柄右視圖。

圖中：

1.加熱測溫探針 2.測溫探針 3.手柄 4.數(shù)據(jù)線 11.加熱絲 12.上測溫點 13.下測溫點 14.探針壁 15.填充砂 21.測溫點 31.手持圓柱 32.安裝圓柱 33.探針安裝孔 34.孔道 41.加熱線 42.測溫線

具體實施方式

結(jié)合附圖對本實用新型的用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置加以說明。

本實用新型的用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置的原理：基于線熱源法在導(dǎo)熱系數(shù)測定中的應(yīng)用，通過測定水平三個方向和豎直二個方向的導(dǎo)熱系數(shù)，提出了用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置。

本實用新型的用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置結(jié)構(gòu)是，用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置插入土體內(nèi)部，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，該裝置包括一根加熱測溫探針1、三根測溫探針2、手柄3、數(shù)據(jù)線4，如圖1所示。所述加熱測溫探針1的內(nèi)部布置有加熱絲11、上測溫點12、下測溫點13、探針壁14、填充砂15；如圖2所示。測溫探針2端部內(nèi)壁設(shè)置有測溫點21，測溫探針2同樣設(shè)有探針壁14、填充砂15；如圖3所示。手柄3由手持圓柱31和安裝圓柱32組成，手持圓柱31的圓面和安裝圓柱32的圓面相連接，安裝圓柱32上設(shè)置有四個探針安裝孔33，如圖4和圖5所示。數(shù)據(jù)線4經(jīng)手柄3孔道34和探針安裝孔33與一根加熱測溫探針1和三根測溫探針2相連接；數(shù)據(jù)線4由加熱測溫探針1的一組加熱線41、加熱測溫探針1的二組測溫線42和測溫探針2的三組測溫線42組成；將數(shù)據(jù)線4與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，即形成用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置。

本實用新型的用于測定凍土各向?qū)嵯禂?shù)裝置使用時：