[發明專利]一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置

有效

• 申請號: 202110662338.3
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113405937B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 李瓊林;崔凱;青于藍;李龐舉
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60;G01N3/06;G01N17/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 郭瑩瑩

1.一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：包括試樣安裝測試系統、固定裝置、補液裝置、制冷系統、體積壓力控制系統及數據采集裝置；所述固定裝置設置在試樣安裝測試系統內部并用于支撐試樣安裝測試系統，巖土體測試基體（2）為環狀土體，所述補液裝置與試樣安裝測試系統內部連通，為試樣安裝測試系統的巖土體測試基體（2）補水以及為巖土體測試基體（2）的內環中部空間補油，所述試樣安裝測試系統內部設有為其快速制冷的制冷系統，體積壓力控制系統與補液裝置連通對試樣安裝測試系統進行壓力控制和測量凍脹后巖土體測試基體（2）中部排出液體的體積，所述數據采集裝置與試樣安裝測試系統和體積壓力控制系統連接，用于采集數據，所述體積壓力控制系統包括用于進行壓力控制的壓力體積控制器（12）；所述壓力體積控制器（12）安裝在補油管（6）上并通過補油管（6）保持巖土體測試基體內環中部空間航空油的體積，控制巖土體測試基體（2）的內環中部空間的壓力不變，用于測試低溫巖土體測試基體（2）中部排出航空油的體積，即可計算得到巖土體測試基體（2）真實的凍脹變形量。

2.根據權利要求1所述的一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：所述試樣安裝測試系統包括巖土體測試基體（2）、基體底座（18）、線型溫度傳感器（1）、環狀透水石（5）、環狀空心鋼殼（19）、鋼護筒（25）及剛性保溫上蓋（22）；所述巖土體測試基體（2）固定于基體底座（18）中心部位，巖土體測試基體（2）內部沿其軸向設有多層線型溫度傳感器（1），且每層每隔90°按放射狀設置線型溫度傳感器（1），巖土體測試基體（2）外環與環狀透水石（5）內壁緊密接觸，環狀透水石（5）外側與環狀空心鋼殼（19）的內環緊密相連；巖土體測試基體（2）內環緊密設置橡皮膜（26），所述鋼護筒（25）間隙套裝在環狀空心鋼殼（19）外側，鋼護筒（25）頂部設置剛性保溫上蓋（22），鋼護筒（25）和剛性保溫上蓋（22）的內部均填充保溫海綿（15）。

3.根據權利要求2所述的一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：所述固定裝置包括多個固定桿限位螺母（23）、多根固定桿（24）及多根支腳（17）；所述巖土體測試基體（2）通過多根支腳（17）支撐在基體底座（18）上，以及剛性保溫上蓋（22）內部由多根支腳（17）支撐，并在周圍填充保溫海綿（15）；所述基體底座（18）與剛性保溫上蓋（22）之間通過多根固定桿（24）連接，用固定桿限位螺母（23）調整和固定固定桿（24）。

4.根據權利要求3所述的一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：所述補液裝置包括補油箱（10）、補油管（6）、補水箱（11）及補水管（16）；所述補油箱（10）通過補油管（6）向巖土體測試基體（2）內環中部空間補充航空油，補水箱（11）連通補水管（16）通過環狀透水石（5）對巖土體測試基體（2）補水。

5.根據權利要求4所述的一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：所述制冷系統包括內螺旋冷卻管（4）、外螺旋冷卻管（21）、冷卻液流通管（9）及兩個冷浴機（20）；在所述橡皮膜（26）內環內部設置內螺旋冷卻管（4），所述內螺旋冷卻管（4）的正中間設置有線型溫度傳感器（1）；外螺旋冷卻管（21）環套在環狀空心鋼殼（19）的環壁空腔內；所述兩個冷浴機（20）中的一個冷浴機（20）通過冷卻液流通管（9）與內螺旋冷卻管（4）的進口和出口連通，另一個冷浴機（20）通過冷卻液流通管（9）與外螺旋冷卻管（21）的進口和出口連通。

6.根據權利要求5所述的一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：所述數據采集裝置包括數據采集儀（13）、電腦（14）及多個數據采集線（3）；多個所述線型溫度傳感器（1）的數據均通過數據采集線（3）傳輸到數據采集儀（13），數據采集儀（13）連接電腦（14），由電腦（14）處理所有數據，壓力體積控制器（12）的數據通過數據采集線（3）連接電腦（14）。

7.根據權利要求3所述的一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：所述支腳（17）由聚氯乙烯材料制成。

8.根據權利要求5所述的一種隧道周圍土體凍脹率測試裝置，其特征在于：所述外螺旋冷卻管（21）和內螺旋冷卻管（4）由黃銅制成。