[實用新型]正凍土中孔隙水壓力與冰壓力測量裝置

有效

• 申請號: 201821109313.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN208537081U
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 徐湘田;王永濤;范彩霞;喬華;黃文斌;邵帥
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 鐘子敏

本申請實施例提供了一種正凍土中孔隙水壓力與冰壓力測量裝置，該裝置包括：溫控設備，土樣罐，固定部件，密封部件，壓力測量計；土樣罐通過固定部件設置在溫控設備內部，土樣罐與溫控設備之間形成凹槽，溫度傳遞液體為在要求的低溫范圍內不會凍結的液體；密封部件水平設置在土樣罐的開口端；壓力測量計的一端穿透密封部件后插入到土樣罐內部，另一端位于土樣罐的外部，壓力測量計的腔體內填充在要求的低溫范圍內不會凍結的液體。本申請方案，通過溫度傳遞液體對土樣罐中的混合試樣進行降溫，可準確模擬混合試樣的凍結，通過壓力測量計測量的孔隙水壓力更準確。

技術領域

本申請涉及凍土實驗設備技術領域，具體而言，本申請涉及一種正凍土中孔隙水壓力與冰壓力測量裝置。

背景技術

土凍結過程中，已凍區的冰水壓力差被認為是水分遷移驅動力的來源，在這種驅動力作用下水分從未凍區向已凍區發生遷移，遷移后的水分在已凍區發生相變凍結成冰，導致土體體積膨脹，土體發生凍脹，造成公路的鼓脹、扭曲，橋梁和桿塔基礎的凍拔傾斜等凍害問題，當已凍脹的土體發生融化時，強度會迅速降低，導致公路、橋梁以及桿塔等基礎發生融沉破壞，因此，研究凍土中的孔隙水壓力和孔隙冰壓力具有重要的意義。

現有技術中，常見的孔隙水壓力和孔隙冰壓力測量裝置一般基于融土測量孔隙水壓力和孔隙冰壓力，融土為凍土自開始融化到已有應力下達到固結穩定為止，這一過渡狀態的土體，基于融土狀態下測量的孔隙水壓力和孔隙冰壓力無法準確反應正凍土中孔隙水壓力和孔隙冰壓力，且基于融土的孔隙水壓力測量裝置內填充的液體通常為三氯甲烷或癸烷，這兩種液體有如下缺點：第一點，三氯甲烷的凍結點為-63.5℃，癸烷的凍結點為-29.7℃，其凍結點在低溫下容易發生凍結，無法實現模擬凍土的過程，進而使得測量到的正凍土中孔隙水壓力和孔隙冰壓力不準確，第二點，這兩種液體與水之間的密度差異，導致壓力傳遞出現偏差，同樣使得測得的正凍土中的孔隙水壓力不準確；第三點，這兩種液體均存在易揮發、有毒等缺陷，不便應用于進行模擬測量正凍土中的孔隙水壓力和孔隙冰壓力測量的實驗。

因此，現有技術中的技術缺陷是：現有的測量裝置為測量基于融土狀態下測量的孔隙水壓力和孔隙冰壓力，無法準確反應正凍土中孔隙水壓力和孔隙冰壓力，且基于融土的孔隙水壓力測量裝置內填充的液體為三氯甲烷或癸烷，也使得測得的孔隙水壓力不準確。

實用新型內容

本申請的目的旨在至少能解決上述的技術缺陷之一，特別是現有的測量裝置為測量基于融土狀態下孔隙水壓力和孔隙冰壓力的測量裝置，無法準確測量凍土中孔隙水壓力和孔隙冰壓力的技術缺陷。

本申請提供了一種正凍土中孔隙水壓力與冰壓力測量裝置，該裝置包括：

溫控設備，土樣罐，固定部件，密封部件，壓力測量計；

溫控設備的一端設置為開口，用于為所述測量裝置提供所要求的低溫范圍并保持穩定；

土樣罐通過固定部件設置在溫控設備內部，土樣罐的形狀為凹形，且土樣罐的開口方向與溫控設備的開口方向一致，土樣罐的內部用于存放混合試樣；

土樣罐與溫控設備之間形成凹槽，凹槽用于存放溫度傳遞液體，溫度傳遞液體為在要求的低溫范圍內不會凍結的液體，用于通過溫度傳遞液體的溫度為混合試樣進行降溫；

密封部件水平設置在土樣罐的開口端，用于防止溫度傳遞液體進入土樣罐中；

壓力測量計的一端穿透密封部件后插入到土樣罐內部，壓力測量計的腔體內填充壓力傳遞液體，壓力傳遞液體為在要求的低溫范圍內不會凍結的液體，在土樣罐中混合試樣發生凍結時，壓力測量計用于測量混合試樣發生凍結時的孔隙水壓力，壓力測量計的另一端位于土樣罐的外部，用于將測得的孔隙水壓力的大小傳輸至外部終端設備。

第二方面，本申請提供了一種正凍土中孔隙水壓力及孔隙冰壓力的測量方法，該方法包括：