[發明專利]一種土工離心機模擬凍融循環過程的試驗方法及裝置

在審

• 申請號: 201811113433.2
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109083206A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 尚文濤;徐希忠
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種土工離心機模擬凍融循環過程的試驗方法及裝置，包括有模型箱、透明觀察窗、冷熱蓋體、測量系統，在選取試驗材料、制作土工模型、調試設備后開始試驗：1）將冷熱蓋體蓋設在模型箱上，設定土工離心機的運行G值和運行時間并開啟土工離心機；2）循環開啟制冷裝置、制熱裝置，通過溫度傳感器實時監測土工模型的內部溫度；3）通過測量系統，監測土工模型在循環凍融過程中的失穩情況。本發明的試驗方法和裝置，可以用于研究土壤在經過一次或多次循環凍融后，其包括土應力、形狀在內的穩定性的改變及其變化規律。

技術領域

本發明主要涉及土工離心機試驗領域，具體涉及一種土工離心機模擬凍融循環過程的試驗方法及裝置。

背景技術

土工離心機用于巖土工程物理模擬試驗的一種試驗設備。通常有鼓式離心機和臂式離心機兩大類。前者多用于與海洋軟土相關的土力學研究，模型槽可以較長，能夠沿圓周布置；后者用于各類巖土物理模擬試驗，模型大小取決于模型箱的尺寸限制。利用土工離心機可以模擬原型土工結構的受力、變形和破壞，驗證設計方案，進行材料參數研究、驗證數學模型及數值分析計算結果、探索新的巖土工程物理現象，因此在巖土工程領域有較大的應用前景。

目前，對于中國北部嚴寒地區凍融土壤的穩定性研究當中，難以模擬出土壤的凍融環境，而且暫時還沒有涉及到該領域的室內模型試驗，尤其是還沒有采用土工離心機模型試驗來研究凍融循環后土壤穩定性的裝置和方法。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種土工離心機模擬凍融循環過程的試驗方法及裝置。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種土工離心機模擬凍融循環過程的試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）選取試驗材料：選擇待檢地區的土壤，取適量土壤用保鮮膜密封保存；

（2）制作土工模型：將密封保存的土壤取出，制作成一定形狀的土工模型，將土工模型置于模型箱中，土工模型緊貼在模型箱的底部和側壁上，土工模型的不同深度處埋設有土壓力盒，土工模型中部埋設有溫度傳感器；

（3）調試設備：將模型箱置于土工離心機的一個吊斗中，土工離心機的另一個吊斗中放置配重；模型箱的透明觀察窗外分別設置攝像機，調整攝像機的拍攝角度使其可拍攝到土工模型；

（4）開始試驗：1）將冷熱蓋體蓋設在模型箱上，設定土工離心機的運行G值和運行時間并開啟土工離心機；2）循環開啟制冷裝置、制熱裝置，通過溫度傳感器實時監測土工模型的內部溫度；先開啟制冷裝置，當監測到的溫度達到預設的土工模型冷凍溫度時，停止制冷，同時開啟制熱裝置，當監測到的溫度達到預設的土工模型融化溫度時，停止制熱，同時開啟制冷裝置，由此不斷循環；3）通過測量系統，監測土工模型在循環凍融過程中的失穩情況。

一種土工離心機模擬凍融循環過程的試驗裝置，其特征在于包括有：

模型箱，所述模型箱安裝在土工離心機的吊斗中，模型箱為一頂部敞開的箱體結構；

透明觀察窗，所述模型箱的側壁上設有至少一個透明觀察窗，用于觀察模型箱內土壤凍融情況；

冷熱蓋體，所述冷熱蓋體的下端面可密封蓋設在模型箱的頂部，冷熱蓋體的下端面上安裝有制冷裝置、制熱裝置，從而將模型箱中的土壤進行冷凍或者融化；

測量系統，所述測量系統包括有土壓力盒、溫度傳感器、攝像機，分別用于采集土工模型的實時土應力、土工模型的內部實時溫度、土工模型的實時狀態。

所述的一種土工離心機模擬凍融循環過程的試驗裝置，其特征在于：所述冷熱蓋體的下端面上設有隔冷熱板，隔冷熱板的中部垂直設有一個擋板將冷熱蓋體分為制冷區、制熱區，所述制冷裝置安裝在制冷區，制熱裝置安裝在制熱區。