[實(shí)用新型]一種凍土水汽遷移監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920407496.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN210154987U
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫斌祥;陳曉;蔣震震;苗佳琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院元培學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00;G01N13/04;G01N15/08;G01B11/02;G01D21/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊天嬌

本實(shí)用新型公開了一種凍土水汽遷移監(jiān)測(cè)裝置，包括試樣本體、溫濕調(diào)控機(jī)構(gòu)和監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)；試樣本體包括土樣、用于放置土樣的內(nèi)筒、套設(shè)在內(nèi)筒外側(cè)的外筒和包裹在外筒外圍的保溫棉；溫濕調(diào)控機(jī)構(gòu)包括上控溫盤、下控溫盤和補(bǔ)水單元，上控溫盤放置在內(nèi)筒中且上控溫盤覆蓋在土樣上方，下控溫盤放置在外筒中，且下控溫盤與土樣底部之間留有隔離層，補(bǔ)水單元包括導(dǎo)水管并通過(guò)導(dǎo)水管連接至隔離層；監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)包括溫度傳感器、水分傳感器、位移計(jì)和壓力計(jì)，溫度傳感器和水分傳感器貫穿內(nèi)筒和外筒的側(cè)壁向土樣內(nèi)部延伸，位移計(jì)和壓力計(jì)安裝在土樣上方。本實(shí)用新型的裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)一維溫度梯度下凍土水(汽)遷移規(guī)律的研究，深入揭示非飽和粗粒土的微凍脹機(jī)理。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于土工低溫試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種凍土水汽遷移監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)

截止至2016年底我國(guó)高速鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)22980公里，客運(yùn)量占鐵路比重的43.4％，然而在北方季凍區(qū)有近75％的線路。在寒區(qū)高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，土壤凍脹會(huì)嚴(yán)重影響寒區(qū)工程的穩(wěn)定性，甚至可能造成開裂、滑坡、滲水等工程病害。路基穩(wěn)定性的研究一直以來(lái)都是工程實(shí)踐和凍土學(xué)理論緊密聯(lián)系的重點(diǎn)科學(xué)問(wèn)題。

在粗粒土較發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)中，由于毛細(xì)力引起的液態(tài)水遷移較為有限，例如，Miller(1978)的剛性冰模型以及Konrad和Morgenstern(1981)的分凝勢(shì)理論，但在之前的研究成果中則作為側(cè)重考慮的對(duì)象，卻忽略了水汽遷移對(duì)含水量變化的貢獻(xiàn)。粗粒土具有不同于細(xì)粒土的結(jié)構(gòu)特征，高速鐵路運(yùn)營(yíng)平順性對(duì)路基變形的嚴(yán)格要求和淺層粗粒土填料微凍脹區(qū)別于傳統(tǒng)凍脹的特殊性，是近年來(lái)寒區(qū)工程的研究熱點(diǎn)之一。如何提前預(yù)報(bào)工程病害，并給出相應(yīng)的防治措施，離不開對(duì)粗粒土微凍脹過(guò)程中水汽遷移成冰的正確認(rèn)識(shí)。

目前，針對(duì)凍土水汽遷移的研究還沒有一套成熟的裝置。對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)試最終含水量和變形結(jié)果，組裝或改進(jìn)傳統(tǒng)凍脹設(shè)備，只能勉強(qiáng)滿足。但會(huì)導(dǎo)致不同的研究結(jié)果無(wú)法橫向比較，對(duì)凍脹過(guò)程也無(wú)法反演分析，嚴(yán)重制約了對(duì)微凍脹的認(rèn)識(shí)和寒區(qū)工程的發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種凍土水汽遷移監(jiān)測(cè)裝置，該裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)一維溫度梯度下凍土水(汽)遷移規(guī)律的研究，深入揭示非飽和粗粒土的微凍脹機(jī)理，并且多功能、高精度、廣適用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為：

一種凍土水汽遷移監(jiān)測(cè)裝置，所述凍土水汽遷移監(jiān)測(cè)裝置包括試樣本體、溫濕調(diào)控機(jī)構(gòu)和監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)；

所述試樣本體包括土樣、用于放置土樣的內(nèi)筒、套設(shè)在內(nèi)筒外側(cè)的外筒和包裹在外筒外圍的保溫棉；

所述溫濕調(diào)控機(jī)構(gòu)包括上控溫盤、下控溫盤和補(bǔ)水單元，所述上控溫盤放置在所述內(nèi)筒中且上控溫盤覆蓋在土樣上方，所述下控溫盤放置在所述外筒中，且下控溫盤與土樣底部之間留有隔離層，所述補(bǔ)水單元包括導(dǎo)水管并通過(guò)導(dǎo)水管連接至所述隔離層；

所述監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)包括溫度傳感器、水分傳感器、位移計(jì)和壓力計(jì)，所述溫度傳感器和水分傳感器貫穿內(nèi)筒和外筒的側(cè)壁向土樣內(nèi)部延伸，所述位移計(jì)和壓力計(jì)安裝在土樣上方。

作為優(yōu)選，所述內(nèi)筒和外筒的側(cè)壁上設(shè)有成對(duì)布置的安裝孔，各對(duì)安裝孔包括開設(shè)在內(nèi)筒側(cè)壁上的若干獨(dú)立孔，以及包括開設(shè)在外筒側(cè)壁上的條形孔，所述條形孔與若干獨(dú)立孔的排布路徑相適應(yīng)，所述溫度傳感器或水分傳感器在使用狀態(tài)下貫穿獨(dú)立孔和條形孔后向土樣內(nèi)部延伸。

作為優(yōu)選，所述內(nèi)筒和外筒均為兩端開口、內(nèi)部中空的圓柱體，各對(duì)安裝孔中的若干獨(dú)立孔沿圓柱體的高度方向排布，所述條形孔沿圓柱體的高度方向延伸，所述條形孔的延伸總長(zhǎng)度大于若干獨(dú)立孔的排布總長(zhǎng)度。

作為優(yōu)選，所述外筒的內(nèi)徑比所述內(nèi)筒的外徑大2～3mm。