[發(fā)明專利]一種測量不同約束條件下凍脹應(yīng)力的凍脹約束儀及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010840364.6 | 申請日： | 2020-08-19 |
| 公開（公告）號： | CN111781080A | 公開（公告）日： | 2020-10-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李順群;馬偉亮;張華洋;吳瓊;李麗君;郭龍;穆坤;王英紅 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津城建大學 |
| 主分類號： | G01N3/60 | 分類號： | G01N3/60;G01N3/02;G01N3/06 |
| 代理公司： | 天津才智專利商標代理有限公司 12108 | 代理人： | 呂志英 |
| 地址： | 300384 *** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 測量 不同 約束 條件下 凍脹 應(yīng)力 方法 | ||
本發(fā)明提供一種測量不同約束條件下凍脹應(yīng)力的凍脹約束儀及方法。包括低溫控制系統(tǒng)，應(yīng)力采集系統(tǒng)，溫度采集系統(tǒng)，低溫控制系統(tǒng)設(shè)有若干個剛性獨立測試單元和有限約束獨立測試單元，測試單元包括立方體凍融箱盒、應(yīng)力測試元件、溫度測試元件、螺旋套箍和數(shù)據(jù)導線，立方體凍融箱盒由六塊鋼板形成且頂面、底面和側(cè)壁通過螺絲或固定鼻連接固定，溫度測試元件經(jīng)頂面插入立方體盒內(nèi)，應(yīng)力測試元件設(shè)置在側(cè)壁上；溫度測試元件、應(yīng)力測試元件分別通過數(shù)據(jù)導線與外部溫度采集設(shè)備和應(yīng)力采集設(shè)備連接。本發(fā)明還提供了凍脹約束儀的測量方法。本發(fā)明的有益效果是：儀器設(shè)備簡單，操作方便。對于評價寒冷地區(qū)工程安全性及凍脹潛能的理論研究有著重要意義。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域；具體涉及一種測量不同約束條件下凍脹應(yīng)力的凍脹約束儀及方法。測量自由凍脹量為5％以內(nèi)的土體。
背景技術(shù)
隨著我國城市化進程的加快發(fā)展，城市發(fā)展與土地資源短缺的矛盾日益突出，為了解決這一問題,我國大中城市積極開發(fā)利用城市地下空間,修建地下商業(yè)綜合體、地下管廊、地下車庫、地鐵等地下建筑結(jié)構(gòu),開發(fā)利用城市的地下空間成為目前城市發(fā)展的新方向。
凍結(jié)法施工由于對土體加固強度高、止水性能好且不占用地面場地,近年來在城市地下工程施工中受到越來越多的應(yīng)用。由于水和冰相變會發(fā)生9％的體積膨脹，飽和土體在凍結(jié)過程中必然改變地應(yīng)力分布并產(chǎn)生凍脹應(yīng)變，引起土體中類似彈性變形能的凍脹潛能集聚，對地下工程施工造成不良影響。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種測量不同約束條件下凍脹應(yīng)力的凍脹約束儀及方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的第一個技術(shù)方案是：一種測量不同約束條件下凍脹應(yīng)力的凍脹約束儀，包括低溫控制系統(tǒng)，應(yīng)力采集系統(tǒng)，溫度采集系統(tǒng)，所述低溫控制系統(tǒng)設(shè)有測試裝置，所述測試裝置包括若干個剛性獨立測試單元和有限約束獨立測試單元，所述測試單元包括立方體凍融箱盒、應(yīng)力測試元件、溫度測試元件、螺旋套箍和數(shù)據(jù)導線，所述立方體凍融箱盒由六塊鋼板形成且頂面、底面和側(cè)壁通過螺絲或固定鼻連接固定，所述溫度測試元件經(jīng)頂面插入立方體盒內(nèi)，所述應(yīng)力測試元件設(shè)置在側(cè)壁上；所述溫度測試元件、應(yīng)力測試元件分別通過數(shù)據(jù)導線與外部溫度采集設(shè)備和應(yīng)力采集設(shè)備連接。
所述有限約束獨立測試單元的立方體凍融箱盒的邊長大于形成所述剛性獨立測試單元的立方體盒的邊長。
所述剛性獨立測試單元為1個且立方體盒的邊長為20cm，所述有限約束獨立測試單元為10個且立方體凍融箱盒的邊長分別為、20.1cm、20.2cm、20.3cm、20.4cm、20.5cm、20.6cm、20.7cm、20.8cm、20.9cm、21cm。
所述應(yīng)力測試元件通過螺旋套箍與立方體凍融箱盒側(cè)壁上設(shè)置的螺紋孔連接。
所述鋼板厚度為10mm。
本發(fā)明還提供了第二個技術(shù)方案：一種測量不同約束條件下凍脹應(yīng)力的方法，操作步驟如下：
1)將待測土樣碾碎，過篩，制成200×200×200mm3飽和立方體測試土樣。
2)選取剛性獨立測試單元或有限約束獨立測試單元：將待測土體試樣放入立方體凍融箱盒內(nèi)，并安裝應(yīng)力測試元件、溫度測試元件；
3)將裝有200×200×200mm3測試土體試樣的測試單元置于凍融箱內(nèi),將數(shù)據(jù)導線與溫度采集設(shè)備和應(yīng)力采集設(shè)備相連接并打開采集設(shè)備，根據(jù)5種凍結(jié)速度0.25℃/d、0.5℃/d、1℃/d、2℃/d、3℃/d和6個最終溫度-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃將凍融箱溫度調(diào)節(jié)至所需負溫；
4)采集凍結(jié)過程中不同溫度點以及各最終溫度對應(yīng)的凍脹應(yīng)力；
5)記錄測量剛性約束下的凍脹應(yīng)力時選用凈邊長為20cm測試單元的應(yīng)力值和對應(yīng)的溫度值；
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